JP6458256B2

JP6458256B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP6458256B2
Application number: JP2018017785A
Authority: JP
Inventors: 康晃島; 鈴木　康浩; 康浩鈴木; 橋本　俊彦; 俊彦橋本; 輝顕安西; 石黒　賢一; 賢一石黒; 耕次飯尾
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-02-05
Filing date: 2018-02-05
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2034-03-28
Also published as: JP2018100828A

Description

本発明は、室内空気を換気する換気装置に関するものである。

従来、この種の換気装置は、室内空気の汚染度合いに応じ換気冷暖房と空気清浄化冷暖房とを自動的に切り換える空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その換気装置について図２を参照しながら説明する。

換気装置１０１は、内部に送風用モータ１０２で駆動される送風用ファン１０３と、送風用ファン１０３より吐出する風を加熱または冷却するための冷温水コイル１０４を有する加熱冷却部と、排気用モータ１０５で駆動される排気用ファン１０６と給気用ファン１０７と、排気用ファン１０６により屋外に排出される空気と給気用ファン１０７により屋外から給気する空気との間で熱交換をおこなうための全熱交換器１０８を有する換気部と、集塵および脱臭機能を有する空気浄化装置１０９を有する空気浄化部を内蔵するとともに、室内からの還気を換気部に導くか空気浄化部に導くかを適時自動的に切り換えるためのダンパー１１０と、室内からの還気の汚染度合を感知するだめのセンサ１１１とを内蔵している。

特開昭６３−１５６９４６号公報

このような従来の換気装置においては、ＰＭ２．５の問題に伴い、給気浄化のニーズが高まる中で、高性能なフィルターを搭載した換気システムでも、建物の隙間からの埃の侵入を防ぐことができず、室内環境を良好な清浄度に維持することができない、という課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり給気量を排気量よりも意図的に多くして、室内をプラス圧に保つことによって、建物の隙間からの埃の侵入を防止する。一方、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過するため、室内空気を良好な清浄度に保つことができる換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明の一態様に係る換気装置は、箱型の本体に、外気の吸込口と、吸い込んだ外気を室内へ供給する給気口と、室内空気の吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口を備え、前記本体内に、外気用の送風機と室内空気用の送風機と、空気清浄フィルターを備えた換気装置において、前記空気清浄フィルターは、前記外気吸込口よりも下流側に設け、前記外気用送風機による室内給気風量を前記室内空気用送風機による排気風量に対し一定量大きくし、外気の温度を計測するセンサを設け、前記センサの計測値にもとづいて、冬季または中間期と判断した場合に、室内給気風量は必要換気量を満足するように運転し、排気風量は必要換気量よりも小さくなるように運転することとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、空気清浄フィルターで屋外の花粉や浮遊粒子を除去し、室内給気風量を排気風量に対し一定量大きくすることにより室内空間をプラス圧にすることとなるので、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過した清浄空気で、且つ室内空間をプラス圧に保つことにより建物の隙間からの埃の侵入を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する、という効果を得ることができる。

本発明の実施の形態の熱交換形換気装置を示す上面断面図従来の熱交換形換気装置を示す上面構成図

本発明の一態様に係る換気装置は、箱型の本体に、外気の吸込口と、吸い込んだ外気を室内へ供給する給気口と、室内空気の吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口を備え、前記本体内に、外気用の送風機と室内空気用の送風機と、空気清浄フィルターを備えた換気装置において、前記空気清浄フィルターは、前記外気吸込口よりも下流側に設け、前記外気用送風機による室内給気風量を前記室内空気用送風機による排気風量に対し一定量大きくすることとしたものであり、空気清浄フィルターで屋外の花粉や浮遊粒子を除去するとともに、室内給気風量を排気風量に対し一定量大きくすることで室内空間をプラス圧にすることとなる。すなわち、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過した清浄空気で、且つ室内空間をプラス圧に保つことにより建物の隙間からの埃の侵入を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する、という効果を奏する。

また、前記本体内に吸い込んだ外気中の粉塵量を検知する埃センサを設け、前記埃センサで検知した粉塵量が所定の値を超えたとき、前記室内給気風量を前記排気風量に対し一定量大きくするという構成にしてもよい。このような構成によれば、埃センサで浮遊粒子を検知し検知量に応じて換気風量を自動制御するので、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過した清浄空気で、且つ、浮遊粒子量に応じて室内空間の室内プラス圧を調整することができる。そのため、より建物の隙間からの埃の侵入を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持するとともに、浮遊粒子が少ない場合は給気風量と排気風量の差を軽減し省エネをする、という効果を奏する。

また、前記本体内に外気の温度を計測するセンサを設け、前記センサの計測値にもとづいて、夏季と判断した場合に、室内給気風量は必要換気量を満足するように運転し、排気風量は必要換気量よりも大きくなるように運転し、前記センサの計測値にもとづいて、冬季または中間期と判断した場合に、室内給気風量は必要換気量を満足するように運転し、排気風量は必要換気量よりも小さくなるように運転するものであり、センサが室内外の温度を検知し、温度差に応じて換気風量を自動制御することとなる。そのため、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過した清浄空気で、且つ室内空間をプラス圧に保つことにより建物の隙間からの埃の侵入を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する。さらに、冬季は室内外の温度差が大きいため、自然換気（漏気）が見込まれるなど、換気回数を調整し省エネをする、という効果を奏する。

また、前記本体内に室内空気の温度を計測するセンサを設け、外気を計測する前記センサの計測値と室内空気を計測する前記センサの計測値にもとづいて、夏季、冬季、中間期の判断を行うという構成にしてもよい。

また、前記本体内に、外気と室内空気との間で熱交換を行う熱交換器を備えたことにより、熱交換器で排気の空気と一緒に捨てていた熱を給気時に回収して室内に戻すこととなるので、室内に供給される空気はすべてフィルターを通過した清浄空気で、且つ室内空間をプラス圧に保つことにより建物の隙間からの埃の侵入を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持するとともに熱回収により空調負荷を軽減する、という効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施の形態による熱交換機器１は、本体内部に熱交換素子２と給気送風機３と排気送風機４を備えている。給気送風機３は、その運転により、屋外の空気（外気Ａ）を室内に取り入れる。排気送風機４は、その運転により室内の空気（室内空気Ｂ）を屋外に排出する。熱交換素子２は、室内空気Ｂと外気Ａを換気する際に、室内空気Ｂと外気Ａの間で熱や湿度を交換する。給気送風機３、排気送風機４は遠心型の送風機を用いている。

また、熱交換機器１は、外気Ａを吸い込む外気吸込口１２と、吸い込んだ外気Ａを室内へ供給する室内給気口１３を備えている。同様に、室内空気Ｂを吸い込む室内吸込口７と吸い込んだ室内空気Ｂを屋外へ排出する排気口１４を備えている。外気Ａは、外気吸込口１２から室内給気口１３へ至る給気風路を通ることになる。また、室内空気Ｂは、室内吸込口７から吸い込まれ、排気口１４へ至る排気風路を通ることになる。

給気風路において、外気吸込口１２と熱交換素子２の間には、外気Ａを清浄する屋外側の空気清浄フィルター５が備えられている。外気Ａはすべてこの空気清浄フィルター５を通過し、含まれる浮遊粒子の一部を除去する。また、排気風路において、室内吸込口７と熱交換素子２の間には、熱交換素子２を汚れから保護するプレフィルター１５が備えられている。室内給気口１３の下流側には、室内給気空気に含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ８が設けられる。外気Ａの外気吸込口１２の下流側には、外気Ａに含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ９が設けられる。

また、外気吸込口１２の近傍には、温湿度センサ１０が設けられている。この温湿度センサ１０で外気Ａの温湿度を検知する。

また、室内吸込口７の近傍には、温湿度センサ１１を設け、この温湿度センサ１１で室内空気Ｂの温湿度を検知する。制御部６は、本体の接続口すなわち室内吸込口７、外気吸込口１２、室内給気口１３、排気口１４に接続するダクトなどの外部抵抗や日々のフィルター目詰まりによる抵抗を演算しファンの回転数もしくはモータ電流を制御することにより常に風量を一定に保つことができる。

また、制御部６は、これらのセンシング手段を用いて季節やその環境に適した最適な運転モードで運転制御をおこなう。

＜中間期運転モード＞
例えば、春では気候が良く温度、湿度は良好で特にエアコン等の空調機を使用しなくても快適な状態の場合も多くある。しかしながら、近年、冬の終わりから春にかけて、花粉、黄砂やＰＭ２．５などの問題が顕在化し、屋外とは言えど清浄な空気ではなくなってきている。このような環境では、埃センサ９で検出された浮遊粒子量に応じ給気送風機３と排気送風機４の回転数すなわち風量制御で、排気風量を減らし排気風量が給気風量に対して一定量少なくなるように制御をおこなう。言い換えれば、要求される換気量（床面積や温度条件等によって決められる換気量）に対し、排気風量を減少させるということである。これにより室内空間はプラス圧になり窓と壁面の隙間などから侵入する浮遊粒子を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する。また、排気送風機４の回転数を低下させることによって、モータ電力量の省エネをおこなう。

また、同じ中間期の秋季においては、春と同様気候が良いが、花粉の影響が少なく、また黄砂や粉塵の影響が少ない。このような環境では埃センサ９で埃が微量であることを確認し排気風量を減らし、排気風量が給気風量に対して一定量すくなくなるように電力量の省エネをおこなう。言い換えれば、要求される換気量（床面積や温度条件等によって決められる換気量）に対し、排気風量を減少させて省エネを図るものである。

＜夏季運転モード＞
また、夏季においては、花粉、黄砂や粉塵の影響が少ないが、温度、湿度が高く不快なためエアコンにより室内を長時間冷房運転状態にする。このような環境では、埃センサ９で埃が微量であることを確認した場合、給気風量に対する排気風量の風量を１：１に制御し、熱交換素子２を通ることによる熱回収により空調負荷を軽減する。

ただし、夏季においても、沿道における粉塵汚染があるような環境では埃センサ９で検出された浮遊粒子量に応じ給気送風機３と排気送風機４の回転数すなわち風量制御をおこなう。

また、夏季においては、熱による影響で室内にダニやカビが繁殖する。従って、室内にはダニの死骸やカビが含まれた汚染空気が発生する。この汚染空気を屋外に排出するため、排気風量を減らさずに給気風量を増やし、給気風量が排気風量に対して一定量大きくなるように制御をおこなう。言い換えれば、要求される換気量（床面積や温度条件等によって決められる換気量）に対し、給気風量を増加させるということである。これにより、室内空間はプラス圧になり、窓と壁面などからの隙間から侵入する浮遊粒子を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する。

＜冬季運転モード＞
また、冬季においては、春先の花粉や大陸からのＰＭ２．５粉塵の影響が大きく、また、温度、湿度が低い環境なためエアコンにより室内を長時間暖房状態にすることになる。その結果、室内と屋外の温度差が大きくなり家全体からの自然換気（漏気）が発生する。また、暖房により相対湿度が下がり乾燥状態になる。そのため、温湿度センサ１０、温湿度センサ１１の温度差により発生する室内外の圧力差と住宅のＣ値（住宅の隙間相当面積）から自然換気（漏気）量の試算する。そして、算出した自然換気（漏気）量分だけの排気風量を減らすことによって、モータ電力量を削減する。さらに埃センサ９で検出された浮遊粒子量に応じて排気風量が給気風量に対して一定量すくなくなるように制御をおこなう。言い換えれば、要求される換気量（床面積や温度条件等によって決められる換気量）に対し、排気風量を減少させるということである。これにより、室内空間はプラス圧になり窓と壁面などからの隙間から侵入する浮遊粒子を防止し、室内空間の清浄空気環境を維持する。また、モータ電力量の省エネさらに熱交換素子２を通ることによる熱回収により,空調負荷を軽減し、併せて熱交換素子２による湿度回収により室内空間の過乾燥を防止し、快適環境を提供することができる。

ここで上げた季節は例であり、実際には最適な運転モード判定を温湿度センサ１１で検出した温度（ＲＡ）と、温湿度センサ１１で検出した温度（ＯＡ）で下記の様に運転モードを判定する。更に、埃センサ８、埃センサ９の検出結果を加味して最適な運転状態にする。

その運転モード判定は、例えば、以下のとおりである。

ＯＡ≦２０℃の場合・・・「冬季運転モード」、
ＯＡ≧２４℃の場合・・・「夏季運転モード」、
２０℃＜ＯＡ＜２４℃かつＲＡ≦２０℃の場合、・・・「冬季運転モード」、
２０℃＜ＯＡ＜２４℃かつＲＡ≧２４℃の場合、・・・「夏季運転モード」、
上記以外の場合、「中間期運転モード」
と判定し、上記のように運転制御を行うことになる。

本実施の形態においては、季節を判断する方法は、外気と室内空気の２つの条件を用いたが、外気だけで判断してもよい。

このようにそれぞれの季節や環境において最適な運転制御をおこなうためには、空気清浄フィルターによる埃の捕集が大変重要な役割を果たしており、埃センサ８はこの給気経路の埃の検出、すなわちフィルター目詰まりによる本体隙間からの埃侵入等をチェックすることにより、空気清浄フィルターが正常に機能しているか確認し、フィルターの交換時期をアナウンスするなどの役割を果たす。

本発明は、住宅等に用いられる換気装置、特に、同時に給気と排気を行う換気装置、および換気システムに適用できる。

１熱交換機器
２熱交換素子
３給気送風機
４排気送風機
５空気清浄フィルター
６制御部
７室内吸込口
８埃センサ
９埃センサ
１０温湿度センサ
１１温湿度センサ
１２外気吸込口
１３室内給気口
１４排気口
１５プレフィルター

Claims

箱型の本体に、外気吸込口と、吸い込んだ外気を室内へ供給する給気口と、室内空気吸込口と、吸い込んだ室内空気を外部に排出する排気口を備え、
前記本体内に、外気用送風機と室内空気用送風機と、空気清浄フィルターを備えた換気装置において、
前記空気清浄フィルターは、前記外気吸込口よりも下流側に設け、
前記外気用送風機による室内給気風量を前記室内空気用送風機による排気風量に対し一定量大きくし、
外気の温度を計測するセンサを備え、
前記センサの計測値にもとづいて、冬季または中間期と判断した場合に、室内給気風量は必要換気量を満足するように運転し、排気風量は必要換気量よりも小さくなるように運転する換気装置。
吸い込んだ外気中の粉塵量を検知する埃センサを備え、
前記埃センサで検知した粉塵量が所定の値を超えたとき、前記室内給気風量を前記排気風量に対し一定量大きくする請求項１記載の換気装置。
室内空気の温度を計測するセンサを備え、
外気を計測する前記センサの計測値と室内空気を計測する前記センサの計測値にもとづいて、夏季、冬季、中間期の判断を行う請求項１または２に記載の換気装置。
前記本体内に、外気と室内空気との間で熱交換を行う熱交換器を備えた請求項１〜３いずれかひとつに記載の換気装置。