JP6425641B2 - 換気装置、熱交換換気装置、換気システムおよび熱交換換気システム - Google Patents

Description

本発明は、外気と室内空気との換気を行う換気装置、熱交換換気装置、換気システムおよび熱交換換気システムに関する。

従来、夏期の夜間などに、室内よりも温度の低い外気を室内に導入して、室内を冷房する外気冷房運転が行われる場合がある。たとえば、外気を建物内に取り入れる換気装置と、外気温度を検出する温度検出手段と、所定単位時間当たりの外気温度の変化量に基づき換気装置の運転を開始する制御手段を備えたナイトパージ装置が、特許文献１に開示されている。

また、換気装置の設置形態としては、本体装置が建物内部の天井等に設置され、屋外に面した給排気口とはダクトを介して接続されている場合がある。特にビル等の大型の建物での換気装置設備では、ダクトが長くなることが多い。このような場合、換気装置における外気温度の検出は、本体の温度検出手段まで外気を取り込んで行われる。しかしながら、換気装置の送風機が停止している状態では温度検出手段まで外気が届かないので、定期的に送風機を動作させるセンシング運転が必要である。

特開２０００−８８２９８号公報

しかしながら、上記従来技術では、一定周期毎、たとえば１５分毎に外気温度を計測するセンシング運転を行っているため、たとえば、外気温度がナイトパージ運転条件を満たしていない場合は１５分後に再度センシング運転が行われる。このため、前回のセンシング運転の直後にナイトパージ運転条件が満たされても、最大で１５分近くの間はナイトパージ運転を行うことができず、適切なタイミングで外気冷房運転を実施できない、という問題があった。また、ナイトパージ運転条件が当分の間、満たされないような温度環境下においても１５分間隔でセンシング運転を行うため、送風機の駆動に無駄な電力を消費してしまいエネルギーの無駄が生じると、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、適切なタイミングで外気冷房運転を実施可能であり省エネルギー性の向上が図れる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、本発明にかかる換気装置は、屋外側給気口と室内側給気口とを結ぶ給気風路と、室内側排気口と屋外側排気口とを結ぶ排気風路とが内部に形成された筐体と、給気風路に設けられた給気側送風装置と、排気風路に設けられた排気側送風装置と、給気側送風装置および排気側送風装置を制御する制御部と、制御部における制御に用いられる情報を記憶する記憶部と、室内温度を検出する室内温度読取装置と、外気温度を検出する外気温度読取装置と、を備える換気装置である。制御部は、換気装置の換気運転の停止時に、給気側送風装置を駆動させて外気温度読取装置で一定時間毎に検出された複数回の過去の外気温度の検出結果から何時に外気温度がどう変化するかを推測して、記憶部に記憶された第１の温度条件が示す温度に外気温度が低下する予測低下時刻を予測し、予測低下時刻であって外気温度読取装置で外気温度を最後に検出した時刻から一定時間が経過する時刻と異なる時刻において給気側送風装置と排気側送風装置とを駆動させて、外気温度読取装置で検出された外気温度と、室内温度読取装置で検出された室内温度とが記憶部に記憶された第２の温度条件を満たすと判定した場合に、給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させること、を特徴とする。

本発明によれば、適切なタイミングで外気冷房運転を実施可能であり省エネルギー性の向上が図れる換気装置を得ることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置の概略構成を示す図であって、熱交換換気を行う状態を示す図 図１に示す熱交換換気装置が普通換気を行う状態を示す図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置が部屋の天井裏に設置された状態を示す図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置における駆動制御装置の概略構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置におけるスイッチにより記憶部に情報を設定する場合の設定処理の一例を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置における外気冷房運転について制御部が行う制御内容を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置の外気温度読取装置が検出した外気温度と外気温度を検出した時刻との関係を時系列に示した特性図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置の外気温度読取装置が検出した外気温度と外気温度を検出した時刻との関係を時系列に示した他の特性図 本発明の実施の形態１にかかる換気装置の概略構成を示す図であって、普通換気を行う状態を示す図 本発明の実施の形態２において熱交換換気装置の制御部が行う制御内容を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる換気装置、熱交換換気装置、換気システムおよび熱交換換気システム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、本発明の実施の形態１にかかる換気装置である熱交換換気装置１の概略構成を示す図であって、熱交換換気を行う状態を示す図である。図２は、図１に示す熱交換換気装置１が普通換気を行う状態を示す図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１が部屋の天井裏に設置された状態を示す図である。本実施の形態１にかかる熱交換換気装置１は、筐体１ａ、熱交換装置２、給気側送風装置３、排気側送風装置４、外気温度読取装置５、室内温度読取装置６、風路切換装置７および駆動制御装置２３を備える。

本実施の形態１では、熱交換換気装置１は、部屋１５の天井裏１６に設置された空気調和装置１７と、通信線１９によって接続されている。運転または停止などの熱交換換気装置１および空気調和装置１７の制御に関する情報が、通信線１９を介して熱交換換気装置１と空気調和装置１７との間で送受信される。熱交換換気装置１にはリモコン８が、通信線１９によって接続されている。リモコン８を操作することにより、リモコン８から熱交換換気装置１の運転モードを設定できる。空気調和装置１７にはリモコン１８が、通信線１９によって接続されている。リモコン１８を操作することにより、リモコン１８から空気調和装置１７の運転モードを設定できる。また、空気調和装置１７には、室外機２２が、通信線１９によって接続されている。

筐体１ａには、外気を取り込む屋外側給気口１１と、外気を室内に給気する室内側給気口１０とが形成されている。筐体１ａの内部には、屋外側給気口１１と室内側給気口１０とを結ぶ給気風路１３が形成されている。筐体１ａには、室内空気を取り込む室内側排気口１２と、室内空気を屋外に排気する屋外側排気口９とが形成されている。筐体１ａの内部には、室内側排気口１２と屋外側排気口９とを結ぶ排気風路１４が形成されている。また、室内側給気口１０および室内側排気口１２は、図示しないダクトを介して換気対象空間である部屋１５の室内空間に連通されている。屋外側給気口１１および屋外側排気口９は、図示しないダクトを介して屋外に連通されている。

熱交換装置２は、筐体１ａの内部に収容され、給気風路１３と排気風路１４との交差する部分に配置されている。熱交換装置２には、給気風路１３と連通する給気通路２ａと、排気風路１４と連通する排気通路２ｂとが、それぞれ独立して形成されている。熱交換装置２は、給気風路１３および給気通路２ａを通過する外気と、排気風路１４および排気通路２ｂを通過する室内空気との間で熱交換をさせる。

給気側送風装置３は、給気風路１３に設けられている。給気側送風装置３は、運転時に屋外側給気口１１から室内側給気口１０に向かって空気を流動させる。排気側送風装置４は、排気風路１４に設けられている。排気側送風装置４は、運転時に室内側排気口１２から屋外側排気口９に向かって空気を流動させる。また、給気側送風装置３と排気側送風装置４とは、風量ノッチを設定することができ、たとえば２ノッチであれば強と弱とされる。

外気温度読取装置５は、給気風路１３内に設けられている。外気温度読取装置５は、給気風路１３における熱交換装置２よりも上流側に配置されて、外気温度を検出する。室内温度読取装置６は、排気風路１４内に設けられている。室内温度読取装置６は、排気風路１４における熱交換装置２よりも上流側に配置されて、室内温度を検出する。外気温度読取装置５および室内温度読取装置６で検出された温度の情報は、駆動制御装置２３に送信される。なお、外気温度読取装置５は、給気風路１３内に設けられる場合に限られない。外気温度読取装置５は、外気温度を検出できる位置に設けられればよく、たとえば屋外に設けられてもよい。また、室内温度読取装置６は、排気風路１４内に設けられる場合に限られない。室内温度読取装置６は、室内温度を検出できる位置に設けられればよく、たとえば室内に設けられてもよい。

風路切換装置７は、筐体１ａ内における排気風路１４を、排気通路２ｂを含む風路と、排気通路２ｂを含まないバイパス風路２１とに切り替える開閉ダンパーにより構成されている。風路切換装置７は、排気風路１４内の熱交換装置２よりも上流側に設けられている。風路切換装置７は、熱交換換気装置１による換気において、外気と室内空気との熱交換が行われる熱交換換気と、外気と室内空気との熱交換が行われない普通換気とを選択的に切り換える。

より具体的には、熱交換換気装置１に普通換気を行わせる場合、熱交換装置２の排気通路２ｂを塞ぐ位置である閉塞位置に風路切換装置７が移動する。風路切換装置７が熱交換装置２の排気通路２ｂを塞ぐと、図２に示すように、室内側排気口１２と屋外側排気口９とが、熱交換装置２を介さないバイパス風路２１によって連通される。このように、普通換気では、室内空気が熱交換装置２を通らずに屋外に排気されるので、熱交換が行われずに外気が室内に供給されるようになる。なお、外気冷房運転は、バイパス風路２１を使用した換気運転により行われる。

一方、熱交換換気装置１に熱交換換気を行わせる場合、熱交換装置２の排気通路２ｂを塞がない位置である開放位置に風路切換装置７が移動する。これにより、図１に示すように、室内側排気口１２と屋外側排気口９とが、熱交換装置２を介して連通されるので、熱交換装置２において熱交換された外気が室内に供給されるようになる。

駆動制御装置２３は、熱交換換気装置１内の各装置を制御する。図４は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１における駆動制御装置２３の概略構成を示すブロック図である。駆動制御装置２３は、通信線１９を介して取得される情報に基づいて、熱交換換気装置１内の各装置を制御する。駆動制御装置２３は、スイッチ２４、記憶部２５、制御部２６および内部クロック２７を有する。

スイッチ２４は、記憶部２５に記憶される情報を設定するためのものである。スイッチ２４に使用可能なスイッチの一例としては、たとえばディップスイッチが挙げられる。なお、記憶部２５に記憶される情報の設定は、リモコン８からも行うことができる。

記憶部２５は、熱交換換気装置１の制御に必要となる様々な情報を記憶するためのものである。図５は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１におけるスイッチ２４により記憶部２５に情報を設定する場合の設定処理の一例を示すフローチャートである。記憶部２５に対する情報の設定処理においては、まずステップＳ１０において熱交換換気装置１に外気冷房運転の実行を許可するかまたは拒否するかを設定する。なお、外気冷房運転については後に詳説する。

つぎに、外気冷房運転の運転を行う対象時間についての情報である運転対象時刻情報の設定を行う。すなわち、ステップＳ２０において、運転対象開始時刻情報＃Ｓの設定を行う。つぎに、ステップＳ３０において、運転対象終了時刻情報＃Ｅの設定を行う。運転対象開始時刻情報＃Ｓは、熱交換換気装置１が自動で外気冷房運転の運転を行う対象時間帯の開始時刻を示す情報である。運転対象終了時刻情報＃Ｅは、熱交換換気装置１が自動で外気冷房運転の運転を行う対象時間帯の終了時刻を示す情報である。たとえば、対象時間帯が午前０時から午前７時である場合は、運転対象開始時刻情報＃Ｓは午前０時とされ、運転対象終了時刻情報＃Ｅは午前７時とされる。なお、対象時間帯はこれに限定されない。

つぎに、ステップＳ４０において、外気冷房運転開始温度情報Ｔｓの設定を行う。外気冷房運転開始温度情報Ｔｓは、外気冷房運転を開始するか否かを判定する基準となる第１の温度条件であり、外気温度の閾値情報である。外気冷房運転開始温度情報Ｔｓは、記憶部２５に設定されている。

つぎに、ステップＳ５０において、外気冷房運転風量Ａｎを設定する。外気冷房運転風量Ａｎは、外気冷房運転時の熱交換換気装置１の換気風量ノッチを示す。素早く室内を冷却したい場合には、外気冷房運転風量Ａｎは最大風量ノッチに設定される。また、消費電力を最小に抑制したい場合には、外気冷房運転風量Ａｎは最小風量ノッチに設定される。たとえば、最大風量ノッチを強、最小風量ノッチを弱とする。以上の手順で、外気冷房運転に関する情報の設定が完了する。なお、外気冷房運転風量Ａｎは最大風量ノッチと最小風量ノッチの２ノッチとしたが、送風装置の能力により多ノッチとしてもよい。たとえば、強設定、弱設定、微弱設定の３ノッチから選択的に設定できるように構成してもよい。また、特強設定、強設定、弱設定、微弱設定の４ノッチから選択できるように構成してもよい。

また、上記の例の他、記憶部２５には、後述する既定の待機時間である待機時間Ｔａ、および待機時間Ｔｃ、外気冷房運転を開始するか否かを判定する第１の基準となる第１の温度条件、外気冷房運転を開始するか否かを判定する第２の基準となる第２の温度条件、などの情報が予め記憶される。このように、記憶部２５には、外気冷房運転の許可または拒否を示す情報、外気冷房運転の運転対象時間帯の情報、外気冷房運転開始温度情報Ｔｓ、外気冷房運転風量Ａｎ、待機時間Ｔａ、待機時間Ｔｃ、第１の温度条件、第２の温度条件など、外気冷房運転の制御に用いられる情報が予め記憶される。

制御部２６は、記憶部２５に記憶された情報、外気温度読取装置５および室内温度読取装置６から送信される室内温度および外気温度の情報、空気調和装置１７から送信される運転または停止を示す情報に基づいて熱交換換気装置１内の各部を制御して、熱交換換気装置１に外気冷房運転を行わせる。

内部クロック２７は、現在の時刻である現在時刻情報を順次出力する。内部クロック２７は、制御部２６の機能の一部とされていてもよい。

また、制御部２６は、たとえば、図６に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。図６は、本発明の実施の形態１にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部２６は、たとえば、図６に示すプロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部２６の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。また、内部クロック２７を、同様にプロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現されるように構成してもよい。また、内部クロック２７を実現するためのプロセッサおよびメモリは、制御部２６を実現するプロセッサおよびメモリと同一であってもよいし、別のプロセッサおよびメモリであってもよい。また、記憶部２５は、メモリ１０２が用いられてもよく、別のメモリが用いられてもよい。

以下、制御部２６による熱交換換気装置１の外気冷房運転の制御について、フローチャートを用いて説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１における外気冷房運転について制御部２６が行う制御内容を示すフローチャートである。以下では、熱交換換気装置１の夜間の換気運転の停止時における外気冷房運転について説明する。なお、ここでは、空気調和装置１７は運転していないものとする。

まず、制御部２６は、内部クロック２７から出力される現在時刻情報を取得し、現在の時刻が外気冷房運転の運転を行う対象時間帯である午前０時になったことを判定する。ステップＳ１１０において、制御部２６は、記憶部２５における外気冷房運転の実行についての設定が、外気冷房運転の実行が許可される設定となっているか否かの判定を行う。記憶部２５において外気冷房運転の実行が拒否される設定となっている場合には、すなわちステップＳ１１０においてＮｏの場合は、制御部２６は、外気冷房運転を行う制御を実施せず、外気冷房運転の制御処理を終了する。

一方、記憶部２５において外気冷房運転の実行が許可される設定となっている場合には、すなわちステップＳ１１０においてＹｅｓの場合は、制御部２６は、ステップＳ１２０において、１回目のセンシング運転を行う。すなわち、制御部２６は、外気温度読取装置５により外気温度を検出するために、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで一定時間だけ、たとえば５分間だけ給気側送風装置３と排気側送風装置４とを駆動させる。外気温度読取装置５による温度読取時は、風路切換装置７を開放位置に位置させて、熱交換換気装置１を熱交換換気にて運転させる。そして、外気温度読取装置５は、外気温度を検出する。

そして、制御部２６は、１回目のセンシング運転で外気温度を検出した時刻の情報である時刻Ｔ１と、時刻Ｔ１において検出した外気温度の情報である外気温度＃out１とを記憶部２５に記憶させて、これらのデータを保持する。ここでの時刻Ｔ１は、午前０：００である。ここで、温度を読取るための熱交換換気での換気運転のことをセンシング運転と呼ぶ。制御部２６は、５分間のセンシング運転の後、換気運転を停止させる。

つぎに、ステップＳ１３０において、制御部２６は、内部クロック２７から出力される現在時刻情報を取得し、あらかじめ設定された既定の待機時間である待機時間Ｔａが時刻Ｔ１から経過したか否かを判定する。待機時間Ｔａは、たとえば１時間とされる。待機時間Ｔａである１時間が経過したと判定されない場合、すなわちステップＳ１３０においてＮｏの場合は、制御部２６は、ステップＳ１３０を繰り返す。

一方、待機時間Ｔａである１時間が経過したと判定された場合、すなわちステップＳ１３０においてＹｅｓの場合は、制御部２６は、ステップＳ１４０において、２回目のセンシング運転を行う。すなわち、制御部２６は、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで一定時間だけ、たとえば５分間だけ給気側送風装置３と排気側送風装置４とを駆動させる。外気温度読取装置５による温度読取時は、風路切換装置７を開放位置に位置させて、熱交換換気装置１を熱交換換気にて運転させる。そして、外気温度読取装置５は、外気温度を検出する。

そして、制御部２６は、外気温度を検出した時刻の情報である時刻Ｔ２と、時刻Ｔ２において検出した外気温度の情報である外気温度＃out２とを記憶部２５に記憶させて、これらのデータを保持する。ここでの時刻Ｔ２は、午前１：００である。制御部２６は、５分間のセンシング運転の後、換気運転を停止させる。

つぎに、ステップＳ１５０において、制御部２６は、内部クロック２７から出力される現在時刻情報を取得し、待機時間Ｔａが時刻Ｔ２から経過したか否かを判定する。待機時間Ｔａである１時間が経過したと判定されない場合、すなわちステップＳ１５０においてＮｏの場合は、制御部２６は、ステップＳ１５０を繰り返す。

一方、待機時間Ｔａである１時間が経過したと判定された場合、すなわちステップＳ１５０においてＹｅｓの場合は、制御部２６は、ステップＳ１６０において、３回目のセンシング運転を行う。すなわち、制御部２６は、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで一定時間だけ、たとえば５分間だけ給気側送風装置３と排気側送風装置４とを駆動させる。外気温度読取装置５による温度読取時は、風路切換装置７を開放位置に位置させて、熱交換換気装置１を熱交換換気にて運転させる。そして、外気温度読取装置５は、外気温度を検出する。

そして、制御部２６は、外気温度を検出した時刻の情報である時刻Ｔ３と、時刻Ｔ３において検出した外気温度の情報である外気温度＃out３とを記憶部２５に記憶させて、これらのデータを保持する。ここでの時刻Ｔ３は、午前２：００である。制御部２６は、５分間のセンシング運転の後、換気運転を停止させる。

つぎに、ステップＳ１７０において、制御部２６は、ステップＳ１２０、ステップＳ１４０、ステップＳ１６０において検出した外気温度＃out１、外気温度＃out２、外気温度＃out３および時刻Ｔ１、時刻Ｔ２、時刻Ｔ３のデータに基づいて、外気温度の変動傾向の近似計算を行い、この後、何時に外気温度がどう変化するかを推測する。外気温度の変動傾向は、何時に外気温度がどのような温度となって変化するかを示す。

図８は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１の外気温度読取装置５が検出した外気温度と外気温度を検出した時刻との関係を時系列に示した特性図である。図８においては、縦軸は外気温度読取装置５が検出した外気温度を示し、横軸は外気温度を検出した時刻を示している。図８においては、ステップＳ１２０、ステップＳ１４０、ステップＳ１６０において検出した外気温度＃out１、外気温度＃out２、外気温度＃out３を黒丸で示している。また、図８においては、外気冷房運転を開始するか否かを判定する第１の基準となる、外気温度の閾値情報である外気冷房運転開始温度情報Ｔｓを示している。

制御部２６は、午前０：００、午前１：００、午前２：００と、午前０：００から１時間毎に検出された、連続した３点の過去の外気温度の検出結果に基づいて、今後の外気温度の変動傾向の近似計算を行う。外気温度の変動傾向の近似計算は、外気温度＃out１、外気温度＃out２、外気温度＃out３を用いて、たとえば最小二乗法近似、直線近似または２次関数近似などの多項式曲線近似などの方法を用いることができる。図８においては、外気温度＃out１、外気温度＃out２、外気温度＃out３を用いた近似した近似曲線を実線で示しており、午前２：００の後に延ばした近似曲線を中太の点線で示している。すなわち、図８において中太の点線で示された近似曲線の延長部分が、今後の外気温度の変動傾向の推測部分である。

なお、ここでは、午前０：００におけるセンシング運転を含めてセンシング運転を３回行って外気温度の検出をしているが、たとえば図９に示すように、午前０：００におけるセンシング運転を含めてセンシング運転を４回行って、連続した４点の過去の外気温度の検出結果に基づいて、今後の外気温度の変動傾向の近似計算を行ってもよい。図９は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置１の外気温度読取装置５が検出した外気温度と外気温度を検出した時刻との関係を時系列に示した他の特性図である。

つぎに、ステップＳ１８０において、制御部２６は、推測した外気温度の変動傾向の結果から、外気温度が外気冷房運転開始温度情報Ｔｓに到達する予測低下時刻Ｔｂを予測する。すなわち、制御部２６は、推測した外気温度の変動傾向の結果と、外気冷房運転開始温度情報Ｔｓとに基づいて、予測低下時刻Ｔｂを予測する。ここでの予測低下時刻Ｔｂは、午前２：４５である。

つぎに、ステップＳ１９０において、制御部２６は、内部クロック２７から出力される現在時刻情報を取得し、現在の時刻が予測低下時刻Ｔｂに到達したか否かを判定する。予測低下時刻Ｔｂに到達していないと判定された場合、すなわちステップＳ１９０においてＮｏの場合は、制御部２６は、ステップＳ１９０を繰り返す。

一方、予測低下時刻Ｔｂに到達したと判定された場合、すなわちステップＳ１９０においてＹｅｓの場合は、制御部２６は、ステップＳ２００において、４回目のセンシング運転を行う。すなわち、制御部２６は、予め設定された外気冷房運転風量Ａｎで一定時間だけ、たとえば５分間だけ給気側送風装置３と排気側送風装置４とを駆動させる。外気温度読取装置５と室内温度読取装置６とによる温度読取時は、風路切換装置７を開放位置に位置させて、熱交換換気装置１を熱交換換気にて運転させる。そして、外気温度読取装置５は、外気温度を検出する。また、室内温度読取装置６は、室内温度を検出する。

ここで、ステップＳ１９０において予測した予測低下時刻Ｔｂが、前回の外気温度の検出時点、すなわち３回目のセンシング運転の時点から３０分後であれば、制御部２６は、３０分後に４回目のセンシング運転を行う。これにより、１時間おきにセンシング運転を実施する場合に比べて、４回目のセンシング運転を実施する時刻を早くする。すなわち、制御部２６は、過去の外気温度を最後に検出した時刻から待機時間Ｔａである一定時間の１時間が経過した時にセンシング運転を行う場合に比べて、４回目のセンシング運転を実施する時刻を早くする。すなわち、制御部２６は、通常４回目のセンシング運転を行う時刻である、過去の外気温度を最後に検出した時刻から待機時間Ｔａである一定時間の１時間が経過した時刻から繰り上げて、４回目のセンシング運転を行い、外気冷房開始時間を早める方向の制御を行う。

また、ステップＳ１９０において予測した予測低下時刻Ｔｂが、前回の外気温度の検出時点、すなわち３回目のセンシング運転の時点から２時間後であれば、制御部２６は、２時間後に４回目のセンシング運転を行う。これにより、１時間おきにセンシング運転を実施する場合に比べて、４回目のセンシング運転を実施する時刻を遅くする。すなわち、制御部２６は、過去の外気温度を最後に検出した時刻から待機時間Ｔａである一定時間の１時間が経過した時にセンシング運転を行う場合に比べて、４回目のセンシング運転を実施する時刻を遅くする。すなわち、制御部２６は、外気冷房開始時間を遅くする方向の制御を行う。これにより、１時間おきにセンシング運転を実施する場合に比べて、センシング運転が１回分省略される。

そして、制御部２６は、外気温度を検出した時刻の情報である時刻Ｔ４と、予測低下時刻Ｔｂにおいて検出した外気温度の情報である外気温度＃out４と、予測低下時刻Ｔｂにおいて検出した室内温度の情報である室内温度＃in４とを記憶部２５に記憶させて、これらのデータを保持する。なお、時刻Ｔ４は、予測低下時刻Ｔｂと同じ時刻である。

つぎに、ステップＳ２１０において、制御部２６は、予測低下時刻Ｔｂに外気温度読取装置５で検出された外気温度＃out４と予測低下時刻Ｔｂに室内温度読取装置６で検出された室内温度＃in４とが、記憶部２５に記憶されている外気冷房運転の開始条件を満足するか否か判定する。外気冷房運転の開始条件は、外気冷房運転を開始するか否かを判定する第２の基準となる第２の温度条件である。具体的には、外気冷房運転の開始条件は、外気冷房運転を開始させるために外気温度＃out４と室内温度＃in４とが満たす条件であり、一例として「室内温度−外気温度＞５℃」の条件が挙げられる。第２の温度条件は、記憶部２５に設定されている。制御部２６は、外気温度＃out４と室内温度＃in４とに基づいて演算を行って、外気温度＃out４と室内温度＃in４とが第２の温度条件を満たすか否かを判定する。

外気温度＃out４と室内温度＃in４とが第２の温度条件を満たす場合、すなわちステップＳ２１０においてＹｅｓの場合は、ステップＳ２２０において制御部２６は、予め記憶部２５に設定された外気冷房運転風量Ａｎで給気側送風装置３と排気側送風装置４を駆動させるとともに、風路切換装置７を閉塞位置に移動させて、熱交換装置２を介さないバイパス風路２１を用いて外気冷房運転を実行させる。たとえば、４回目のセンシング運転において室内温度が３０℃、外気温度が２３℃であった場合、室内温度の３０℃は外気温度の２３℃よりも７℃高いため、第２の温度条件を満たすこととなる。なお、室内の気密度が高い場合には、少なくとも給気側送風装置３を駆動させれば、外気冷房運転を実行させることが可能である。

一方、外気温度＃out４と室内温度＃in４とが外気冷房運転の開始条件を満たさない場合、すなわちステップＳ２１０においてＮｏの場合は、ステップＳ２３０において制御部２６は、内部クロック２７から出力される現在時刻情報を取得し、あらかじめ記憶部２５に設定された既定の待機時間である待機時間Ｔｃが時刻Ｔ４から経過したか否かを判定する。待機時間Ｔｃは、たとえば時刻Ｔ４と時刻Ｔ３との時間差よりも短い時間である１０分とされる。待機時間Ｔｃである１０分が経過したと判定されない場合、すなわちステップＳ２３０においてＮｏの場合は、制御部２６は、ステップＳ２３０を繰り返す。

また、待機時間Ｔｃである１０分が経過したと判定された場合、すなわちステップＳ２３０においてＹｅｓの場合は、制御部２６は、ステップＳ２２０に移行して外気冷房運転を実行させる。ここで、熱交換換気装置１においては、上述したように過去の実際の検出値である外気温度＃out１、外気温度＃out２、外気温度＃out３を用いて予測低下時刻Ｔｂを予測して、予測低下時刻Ｔｂにおいて４回目のセンシング運転を実施している。このため、第２の温度条件が満たされるタイミングは予測低下時刻Ｔｂから大きくずれることがない。したがって、待機時間Ｔｃは短い時間とすることができる。また、待機時間Ｔｃは、予め外気温度の低下の仕方の統計に基づいて設定することにより、より短い時間とすることができる。

上述した外気冷房運転の制御においては、制御部２６が、過去のセンシング運転において外気温度を最後に検出した時刻からセンシング運転のインターバルである待機時間Ｔａの１時間が経過する時刻よりも早い時刻に４回目のセンシング運転を実施させる。このため、熱交換換気装置１は、待機時間Ｔａの経過を待たずに前回のセンシング運転の後の早い時間に外気冷房運転の開始条件が満たされる場合でも、外気冷房運転の開始条件を満たすか否かの判定遅れを防止することができる。これにより、熱交換換気装置１は、外気冷房運転の開始条件が満たされた時点でタイムリーに外気冷房運転を開始できるため、より快適な室内温度を速やかに実現できるという効果が得られる。

また、上述した外気冷房運転の制御においては、制御部２６が、過去の外気温度を最後に検出した時刻からセンシング運転のインターバルである待機時間Ｔａの１時間を経過する時刻よりも遅い時刻に４回目のセンシング運転を実施させる。このため、熱交換換気装置１は、センシング運転のインターバルである待機時間Ｔａの１時間よりも長い時間の経過後でも当分の間、外気冷房運転の開始条件が満たされない場合でも、不要なセンシング運転である給気側送風装置３の運転を既定のインターバルで定期的に実行する必要がない。これにより、熱交換換気装置１は、送風機の駆動に無駄な電力を消費することが防止でき、省エネルギー効果が得られる。

すなわち、熱交換換気装置１は、外気冷房運転を開始するか否かを判定する第１の基準である、外気冷房運転開始温度情報Ｔｓに外気温度が到達する予測低下時刻Ｔｂを予測し、予測低下時刻Ｔｂにおいてセンシング運転を実行するため、適切なタイミングでセンシング運転を実行でき、タイムリーに外気冷房運転を開始でき、また、省エネルギー効果が得られる。

そして、図３に示した熱交換換気システムにおいては、適切なタイミングでセンシング運転を実行でき、タイムリーに外気冷房運転を開始でき、また、省エネルギー効果が得られる熱交換換気システムが構成される。

また、上記においては、熱交換機能を有する熱交換換気装置１を例に説明したが、熱交換換気装置だけでなく、普通換気のみを行う換気装置においても、上記と同様の制御を行うことにより熱交換換気装置１と同様の効果が得られる。図１０は、本発明の実施の形態１にかかる換気装置４０の概略構成を示す図であって、普通換気を行う状態を示す図である。なお、図１０においては、熱交換換気装置１と同じ構成については同じ符号を付している。

換気装置４０が熱交換換気装置１と異なる点は、熱交換装置２と風路切換装置７とを備えない点である。すなわち、換気装置４０は、給気風路１３および給気通路２ａを通過する外気と、排気風路１４および排気通路２ｂを通過する室内空気との間で熱交換をさせない、普通換気のみを行う。この換気装置４０においても、センシング運転時に普通換気を行うこと以外は図７のフローチャートを参照して説明した制御を行うことにより、熱交換換気装置１と同様に適切なタイミングでセンシング運転を実行でき、タイムリーに外気冷房運転を開始でき、また、省エネルギー効果が得られる。

そして、図３に示した熱交換換気システムにおいて、熱交換換気装置１の代わりに換気装置４０を用いることにより、適切なタイミングでセンシング運転を実行でき、タイムリーに外気冷房運転を開始でき、また、省エネルギー効果が得られる換気システムが構成される。

また、熱交換換気装置１においては、センシング運転時の熱交換換気による室内空気の冷却により室内の温度を低下させることができ、外気冷房運転の冷房負荷の軽減の効果に加えて、上述した作用による省エネルギー効果が加わることになるため、好ましい。

また、上記の待機時間Ｔａおよび待機時間Ｔｃを、使用環境およびユーザーの好みに応じて任意に設定できるようにすることで、更に利便性と省エネルギー性の向上を図ることができる。

なお、「ナイトパージ運転」は文字通り夜間に室内の高い温度の空気をパージして冷房負荷を軽減する運転を意味し、「外気冷房運転」は低温である外気を取り込んで冷房効果を得る運転を意味している。特許文献１ではナイトパージ運転と外気冷房運転とを別のものとして説明している。本実施の形態１における外気冷房運転は、外気温度と室内温度との条件に基づいて外気により室内温度を低下させて冷房負荷を軽減させるための換気運転であって、ナイトパージ運転と動作的にはほぼ同じである。したがって、本実施の形態１における外気冷房運転は、特許文献１ではナイトパージ運転と同義としている。

また、上記においては、風路切換装置７が、筐体１ａ内における排気風路１４を、排気通路２ｂを含む風路と、排気通路２ｂを含まないバイパス風路２１とに切り替える場合について示した。風路切換装置７は、熱交換換気装置１による換気において、外気と室内空気との熱交換が行われる熱交換換気と、外気と室内空気との熱交換が行われない普通換気とを選択的に切り換えられればよい。したがって、風路切換装置７は、筐体１ａ内における給気風路１３を、給気通路２ａを含む風路と、給気通路２ａを含まないバイパス風路とに切り換える構成とされてもよい。

風路切換装置７が熱交換装置２の給気通路２ａを塞ぐと、屋外側給気口１１と室内側給気口１０とが熱交換装置２を介さないバイパス風路によって連通される。この場合も、普通換気では、外気が熱交換装置２を通らずに屋内に給気されるので、熱交換が行われずに外気が室内に供給されるようになる。したがって、風路切換装置７は、給気風路１３および排気風路１４の少なくとも一方を、熱交換装置２を介さないバイパス風路に切り換えられればよい。

上述したように、本実施の形態１にかかる熱交換換気装置１は、外気温度読取装置５で一定時間毎に検出された連続した複数回の過去の外気温度の検出結果から、記憶部２５に記憶された第１の温度条件が示す温度に外気温度が低下する予測低下時刻Ｔｂを予測する。そして、熱交換換気装置１は、予測低下時刻Ｔｂに再度センシング運転を実施して得られた外気温度と室内温度とが第２の温度条件を満たすと判定した場合に、排気風路１４をバイパス風路２１に切り換えさせるとともに、給気側送風装置３を運転させて外気冷房運転を実行させる。

すなわち、熱交換換気装置１は、熱交換換気装置１の停止時に、温度環境によって外気冷房運転に復帰させるために行うセンシング運転の周期が可変とされている。このため、熱交換換気装置１は、外気の温度環境によって外気冷房運転の開始のタイミングを調整することが可能であり、タイムリーに外気冷房運転に移行できるとともに、無駄なセンシング運転を行うことがないため、省エネルギー性が向上する。

したがって、本実施の形態１にかかる熱交換換気装置１によれば、適切なタイミングで外気冷房運転を実施可能であり省エネルギー性の向上が図れる換気装置を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態２では熱交換換気装置１が自動で外気冷房運転の運転を行う対象時間帯に空気調和装置１７が運転している場合に、外気冷房運転を開始とともに空気調和装置１７を停止させる場合について説明する。図３に示したように、熱交換換気装置１は部屋の天井裏に設置された空気調和装置１７と通信線によって接続されて熱交換換気ユニットを構成する。実施の形態２においては、熱交換換気装置１は、第２の温度条件が成立したとき、外気冷房運転を開始するとともに、空気調和装置１７の運転の停止を指示する停止指示信号を空気調和装置１７に送信する。空気調和装置１７は、停止指示信号を受信すると、該停止指示信号に基づいて冷房運転を停止させる。

図１１は、本発明の実施の形態２において熱交換換気装置１の制御部２６が行う制御内容を示すフローチャートである。図１１のフローチャートにおいては、図７のフローチャートに対して、ステップＳ２４０が追加されている。ステップＳ２４０は、第２の温度条件が成立したとき、制御部２６が空気調和装置１７の運転の停止を指示する停止指示信号を空気調和装置１７に送信するステップである。

実施の形態２では、制御部２６が停止指示信号を空気調和装置１７に送信して空気調和装置１７の冷房運転を停止させることにより、実施の形態１において説明した無駄なセンシング運転をなくすことによる省エネルギー効果、適切なタイミングで外気冷房運転を開始して快適な室内温度を実現する効果に加え、外気冷房運転により不要となる空気調和装置の運転を停止することによる省エネルギー効果が得られる。したがって、実施の形態２によれば、省エネルギー効果の高い熱交換換気ユニットを実現することができる。

また、図３に示した熱交換換気システムにおいて熱交換換気装置１の代わりに換気装置４０を用いた換気装置ユニットに上記の制御を適用することにより、省エネルギー効果の高い換気ユニットを実現することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 熱交換換気装置、１ａ 筐体、２ 熱交換装置、２ａ 給気通路、２ｂ 排気通路、３ 給気側送風装置、４ 排気側送風装置、５ 外気温度読取装置、６ 室内温度読取装置、７ 風路切換装置、８ リモコン、９ 屋外側排気口、１０ 室内側給気口、１１ 屋外側給気口、１２ 室内側排気口、１３ 給気風路、１４ 排気風路、１５ 部屋、１６ 天井裏、１７ 空気調和装置、１８ リモコン、１９ 通信線、２１ バイパス風路、２２ 室外機、２３ 駆動制御装置、２４ スイッチ、２５ 記憶部、２６ 制御部、２７ 内部クロック、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 時刻、Ｔａ 待機時間、Ｔｂ 予測低下時刻、Ｔｓ 外気冷房運転開始温度情報。

Claims (10)

1. 屋外側給気口と室内側給気口とを結ぶ給気風路と、室内側排気口と屋外側排気口とを結ぶ排気風路とが内部に形成された筐体と、
   前記給気風路に設けられた給気側送風装置と、
   前記排気風路に設けられた排気側送風装置と、
   前記給気側送風装置および前記排気側送風装置を制御する制御部と、
   前記制御部における制御に用いられる情報を記憶する記憶部と、
   室内温度を検出する室内温度読取装置と、
   外気温度を検出する外気温度読取装置と、
   を備える換気装置であって、
   前記制御部は、
   前記換気装置の換気運転の停止時に、前記給気側送風装置を駆動させて前記外気温度読取装置で一定時間毎に検出された複数回の過去の外気温度の検出結果から何時に外気温度がどう変化するかを推測して、前記記憶部に記憶された第１の温度条件が示す温度に外気温度が低下する予測低下時刻を予測し、
   前記予測低下時刻であって前記外気温度読取装置で外気温度を最後に検出した時刻から前記一定時間が経過する時刻と異なる時刻において前記給気側送風装置と前記排気側送風装置とを駆動させて、前記外気温度読取装置で検出された外気温度と、前記室内温度読取装置で検出された室内温度とが前記記憶部に記憶された第２の温度条件を満たすと判定した場合に、前記給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させること、
   を特徴とする換気装置。
2. 前記制御部は、連続した前記複数回の過去の外気温度の検出結果を近似した結果と、前記第１の温度条件が示す温度とに基づいて、前記予測低下時刻を予測すること、
   を特徴とする請求項１に記載の換気装置。
3. 前記制御部は、前記外気温度読取装置において最後に前記過去の外気温度を検出した時刻から前記一定時間が経過した時刻よりも前記予測低下時刻が遅い場合に、前記予測低下時刻まで前記外気温度の検出を行わせないこと、
   を特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
4. 前記制御部は、前記外気温度読取装置において最後に前記過去の外気温度を検出した時刻から前記一定時間が経過した時刻よりも前記予測低下時刻が早い場合に、前記一定時間が経過した時刻から繰り上げて前記外気冷房運転を実行させること、
   を特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
5. 屋外側給気口と室内側給気口とを結ぶ給気風路と、室内側排気口と屋外側排気口とを結ぶ排気風路とが内部に形成された筐体と、
   前記筐体の内部に収容され、前記給気風路を通過する空気と前記排気風路を通過する空気との間で熱交換させる熱交換装置と、
   前記給気風路および前記排気風路の少なくとも一方を、前記熱交換装置を介さないバイパス風路に切り換える風路切換装置と、
   前記給気風路に設けられた給気側送風装置と、
   前記排気風路に設けられた排気側送風装置と、
   前記風路切換装置、前記給気側送風装置および前記排気側送風装置を制御する制御部と、
   前記制御部における制御に用いられる情報を記憶する記憶部と、
   室内温度を検出する室内温度読取装置と、
   外気温度を検出する外気温度読取装置と、
   を備える熱交換換気装置であって、
   前記制御部は、
   前記熱交換換気装置の換気運転の停止時に、前記給気側送風装置を駆動させて前記外気温度読取装置で一定時間毎に検出された複数回の過去の外気温度の検出結果から、何時に外気温度がどう変化するかを推測して、前記記憶部に記憶された第１の温度条件が示す温度に外気温度が低下する予測低下時刻を予測し、
   前記予測低下時刻であって前記外気温度読取装置で外気温度を最後に検出した時刻から前記一定時間が経過する時刻と異なる時刻において前記給気側送風装置と前記排気側送風装置とを駆動させて、前記外気温度読取装置で検出された外気温度と、前記室内温度読取装置で検出された室内温度とが前記記憶部に記憶された第２の温度条件を満たすと判定した場合に、前記給気風路および前記排気風路の少なくとも一方を前記バイパス風路に切り換えさせるとともに、前記給気側送風装置を運転させて外気冷房運転を実行させること、
   を特徴とする熱交換換気装置。
6. 前記制御部は、連続した前記複数回の過去の外気温度の検出結果を近似した結果と、前記第１の温度条件が示す温度とに基づいて、前記予測低下時刻を予測すること、
   を特徴とする請求項５に記載の熱交換換気装置。
7. 前記制御部は、前記外気温度読取装置において最後に前記過去の外気温度を検出した時刻から前記一定時間が経過した時刻よりも前記予測低下時刻が遅い場合に、前記予測低下時刻まで前記外気温度の検出を行わせないこと、
   を特徴とする請求項５または６に記載の熱交換換気装置。
8. 前記制御部は、前記外気温度読取装置において最後に前記過去の外気温度を検出した時刻から前記一定時間が経過した時刻よりも前記予測低下時刻が早い場合に、前記一定時間が経過した時刻から繰り上げて前記外気冷房運転を実行させること、
   を特徴とする請求項５または６に記載の熱交換換気装置。
9. 請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の換気装置と、
   前記換気装置の換気対象空間の空気調和動作を行う空気調和装置と、
   を備え、
   前記制御部は、前記空気調和装置が運転中において、前記予測低下時刻において前記外気温度読取装置で検出された外気温度と、前記予測低下時刻において前記室内温度読取装置で検出された室内温度とが前記記憶部に記憶された第２の温度条件を満たすと判定した場合に、前記外気冷房運転を実行させるとともに、前記空気調和装置の運転の停止を指示する停止指示信号を前記空気調和装置に送信し、
   前記空気調和装置は、前記停止指示信号に基づいて運転を停止すること、
   を特徴とする換気システム。
10. 請求項５から請求項８のいずれか１つに記載の熱交換換気装置と、
    前記熱交換換気装置の換気対象空間の空気調和動作を行う空気調和装置と、
    を備え、
    前記制御部は、前記空気調和装置が運転中において、前記予測低下時刻において前記外気温度読取装置で検出された外気温度と、前記予測低下時刻において前記室内温度読取装置で検出された室内温度とが前記記憶部に記憶された第２の温度条件を満たすと判定した場合に、前記外気冷房運転を実行させるとともに、前記空気調和装置の運転の停止を指示する停止指示信号を前記空気調和装置に送信し、
    前記空気調和装置は、前記停止指示信号に基づいて運転を停止すること、
    を特徴とする熱交換換気システム。

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