JP6473064B2

JP6473064B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP6473064B2
Application number: JP2015191650A
Authority: JP
Inventors: 慶一郎谷垣; ▲高▼須　則幸; 則幸 ▲高▼須; 博行大城
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2035-09-29
Also published as: JP2017067342A

Description

本発明は、熱交換器を備えた換気装置に関する。

熱交換器を備えた換気装置は、給気風路と排気風路の間に熱交換器を配置することで、熱回収しながら新鮮な空気を室内に取り入れるとともに、室内の汚れた空気を排出するものである。熱回収することで、冷房運転または暖房運転における空調負荷を低減することが可能となり、省エネルギー性の高い換気装置となっている。

しかしながら上記のような換気装置では、寒冷地での冬期などに室外温度が著しく低下した場合には、排気風路を流れる空気である排気流が給気側風路を流れる給気流によって冷却され、排気流に含まれる水分が熱交換器表面で結露し、結露水が換気装置の外に滴下する。または、結露水が更に冷却され、熱交換器が氷結し、熱交換器が破損するという問題があった。

上記課題を解決するために、特許文献１では、給気風路に外気温度検知手段を備え、外気温度検知手段で検知した外気温度が、第１設定温度以下、かつ第１設定温度より低い温度である第２設定温度より高いときに、給気用送風機の運転と停止を繰り返す間欠運転とし、外気温度が第２設定温度以下であるとき、給気用送風機を停止し、第３種換気に切替え、第３種換気中に外気温度を検出するために給気用送風機を定期的に運転させている。また、外気温度が第２設定温度以下となって、第３種換気に切り替えた場合、各部屋の給気装置のダンパーを自動で開としている。

この技術によると、室外温度が低い場合に給気運転に制限を加えることで、熱交換器の氷結を防止することが可能となっている。また、給気運転が停止した場合、各部屋の給気装置のダンパーを開とすることで、室内が負圧になることを抑制することが可能となっている。

特開２００３―７４９３７号公報

しかしながら、給気装置のダンパーを開として、室内が負圧になることを抑制した場合であっても、第３種換気中に給気風路からの室外空気の流入を完全に防ぐことは難しい。そのため、第３種換気に切り替えられた後であっても、給気流によって排気流が冷却され、結露水が発生する場合がある。そのため、結露水を回収するためのドレンパンを換気装置に設ける必要があり、装置の大型化および製造コストの増大が問題となる。また、ドレンパンに回収された結露水を排水するための配管工事が必要になる等、設置コストの増大も問題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱交換器での結露の発生を抑制することで、装置の大型化およびコストの増大を抑えることができ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、室外吸込口から室内吹出口に通じる給気風路と、室内吸込口から室外吹出口に通じる排気風路と、が内部に形成された本体を備える。また、本発明にかかる換気装置は、給気風路に設けられて室外吸込口から室内吹出口に向かう給気流を発生させる給気用送風機と、排気風路に設けられて室内吸込口から室外吹出口に向かう排気流を発生させる排気用送風機と、本体の内部に設けられて給気流と排気流との間で熱交換させる熱交換器と、を備える。また、本発明にかかる換気装置は、給気用送風機と排気用送風機を制御する制御装置と、給気風路における熱交換器への吸込み温度を検知する吸込み温度検知手段と、を備える。また、制御装置は、吸込み温度が、第１設定温度より低い場合、給気用送風機を停止させ、給気用送風機を停止させた後に吸込み温度が、第１設定温度よりも低い第２設定温度より低い場合、排気用送風機を停止させる。

本発明にかかる換気装置によれば、熱交換器での結露の発生を抑制することで、装置の大型化およびコストの増大を抑え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にかかる換気装置の概略構成を示す図実施の形態１にかかる換気装置の動作手順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にかかる換気装置の概略構成を示す図である。換気装置は、換気装置本体１、熱交換器２、給気用送風機３、排気用送風機４、吸込み温度検出手段５、制御装置６、および記憶部７を備える。換気装置本体１には、外気を換気装置本体１の内部に取込むための室外吸込口１ａ、取り込んだ外気を室内に供給するために吹き出す室内吹出口１ｂ、室内空気を換気装置本体１に取込むための室内吸込口１ｃ、取り込んだ室内空気を室外に排出するための室外吹出口１ｄが形成される。

換気装置本体１の内部には、室外吸込口１ａから室内吹出口１ｂに通じる給気風路（矢印Ａに示す風路）が形成される。また、換気装置本体１の内部には、室内吸込口１ｃから室外吹出口１ｄに通じる排気風路（矢印Ｂに示す風路）が形成される。

給気用送風機３は、給気風路に設けられて室外吸込口１ａから室内吹出口１ｂに向かう給気流を発生させる。排気用送風機４は、排気風路に設けられて室内吸込口１ｃから室外吹出口１ｄに向かう排気流を発生させる。

熱交換器２は、給気風路と排気風路の交差部分に配置されて、風路を確保する多数の波形板と伝熱性を有する多数の平板とを交互に積層し、かつ波形板は交互にその波形形成方向を９０°変えて介挿させることによって角柱状に形成されている。熱交換器２では、給気流が通過する通路と排気流が通過する通路とが、平板を挟んで交互に形成されており、平板を介して給気流と排気流との間で熱交換が行われる。

吸込み温度検出手段５は、室外吸込口１ａと熱交換器２の間となる給気風路に設けられて、熱交換器２に吸い込まれる給気流の温度（吸込み温度）を検出する。

制御手段６は、吸込み温度検出手段５により検知された吸込み温度に応じて、給気用送風機３および排気用送風機４の運転・停止を制御する。記憶部７には、第１設定温度Ｔ１、第２設定温度Ｔ２、第１設定時間Ｔａ、第２設定時間Ｔｂ、第３設定時間Ｔｃ、第４設定時間Ｔｄ、および第５設定時間Ｔｅを示す情報が記憶される。記憶部７に記憶されるこれらの情報は、任意に変更可能とされていてもよい。

室外吸込口１ａと室外吹出口１ｄには、それぞれダクト配管（図示しない）を介して、屋外壁面に設置された外部吸込口、内部吹出口（いずれも図示しない）と接続される。また、室内吹出口１ｂと室内吸込口１ｃも同様に、ダクト配管（図示しない）を介して、室内に設置された外部吹出口、内部吸込口（いずれも図示しない）と接続される。

次に、換気装置の運転について説明する。使用者が運転切替スイッチ（図示しない）によって運転開始操作を行うと、制御装置６によって給気用送風機３と排気用送風機４が同時に運転され、換気が開始される。これにより、給気流および排気流が発生する。熱交換器２において給気流と排気流との間で熱交換が行われながら換気が行われることで、冷暖房中の熱損失を抑えつつ、新鮮な空気を室内に取り入れるとともに、室内の汚れた空気を排出することができる。そして、運転切替スイッチから停止要求があれば、制御装置６によって給気用送風機３および排気用送風機４が停止される。

次に、換気装置の動作手順についてより詳細に説明する。図２は、実施の形態１にかかる換気装置の動作手順を示すフローチャートである。図２に示す動作制御は、制御装置６によって行われる。

運転切替スイッチによって運転開始操作が行われると、ステップＳ１で給気用送風機３と排気用送風機４とが運転を開始する。次に、ステップＳ２に進み、吸込み温度検出手段５を用いて、熱交換器２への吸込み温度が検出される。

次に、ステップＳ３に進み、吸込み温度が第１設定温度Ｔ１より低いか判断する。吸込み温度が第１設定温度Ｔ１以上の場合（ステップＳ３，Ｎｏ）はステップＳ２に戻る。吸込み温度が第１設定温度Ｔ１より低い場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）はステップＳ４に進み、給気用送風機３を停止する処理が行われ、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、給気用送風機３が停止してから第１設定時間Ｔａが経過したか判断する。第１設定時間Ｔａが経過していなければ（ステップＳ５，Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り、第１設定時間Ｔａを経過していれば（ステップＳ５，Ｙｅｓ）、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、再度、吸込み温度が検出される。次に、ステップＳ７に進み、吸込み温度が第２設定温度Ｔ２より低いか判断する。吸込み温度が第２設定温度Ｔ２以上の場合（ステップＳ７，Ｎｏ）はステップＳ８に進む。吸込み温度が第２設定温度Ｔ２より低い場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）はステップＳ１１に進み、排気用送風機４を停止する処理が行われ、ステップＳ１２に進む。

ここで、ステップＳ４の処理で、吸込み温度が第１設定温度Ｔ１より低い場合に給気用送風機３の運転を停止することによって、第３種換気運転（排気用送風機４のみ運転、給気は自然給気）となっているため室内は負圧の状態となっている。室内が負圧となっているため、給気用送風機３を運転している状態に比べ、風量は少ないが、給気用送風機３は停止していても、給気風路から外気が流入する。

外気は外部吸込口、ダクト配管を経由して熱交換器２へ至る。室内空気よりも外気の温度が低い冬季であれば、熱交換器２に至るまでに室内空気よって外気が暖められるため、熱交換器２の吸込み温度は外気の温度より高くなる。吸込み温度は、ダクト配管の長さ、ダクト配管の断熱仕様、風量の影響を受ける。ダクト配管が短く、高断熱、風量が大きいほど、吸込み温度は外気の温度に近くなる。また、同じ外気の温度であっても、給気用送風機３が運転している場合は、熱交換器２の吸込み温度は低く（外気温に近い）、給気用送風機３が停止している場合（室内が負圧の状態）は、熱交換器２の吸込み温度は高くなる。

また、熱交換器２における結露は、暖かい排気流が冷たい給気流によって冷却されることで発生するため、給気流の温度が低く、風量が大きいほど結露は発生しやすくなる。すなわち、給気用送風機３が運転している場合の方が、給気用送風機３が停止している場合に比べて結露が発生しやすくなる。

熱交換器２への結露を防止するために設定された第１設定温度Ｔ１と第２設定温度Ｔ２は前述の理由により、第１設定温度Ｔ１の方が第２設定温度Ｔ２より高く設定される。例えば、第１設定温度Ｔ１は−２℃に設定され、第２設定温度Ｔ２は−５℃に設定される。

また、ステップＳ５において、給気用送風機３が停止してから、第１設定時間Ｔａが経過した後、ステップＳ６に進み、吸込み温度を検出している。第１設定時間Ｔａは給気用送風機３が停止してから、室内が負圧の状態となり、吸込み温度が安定するまでに必要な時間である。吸込み温度は外気の温度に変動がない場合、給気用送風機３が停止してから除々に上昇し、安定する。例えば、第１設定時間Ｔａは１０分以上に設定することが望ましい。

ステップＳ８では、給気用送風機３が停止してから第２設定時間Ｔｂが経過したか判断する。第２設定時間Ｔｂが経過していなければ（ステップＳ８，Ｎｏ）、ステップＳ６に戻り、第２設定時間Ｔｂを経過していれば（ステップＳ８，Ｙｅｓ）、ステップＳ９に進む。ステップＳ９では、給気用送風機３を運転する処理を行い、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、給気用送風機３が運転開始してから第３設定時間Ｔｃが経過したか判断する。第３設定時間Ｔｃが経過していなければ（ステップＳ１０，Ｎｏ）、ステップＳ１０の判断を繰り返し、第３設定時間Ｔｃを経過していれば（ステップＳ１０，Ｙｅｓ）ステップＳ２に戻る。

ステップＳ８では、第２設定時間Ｔｂが経過した後、ステップＳ９に進み、給気用送風機３を運転させている。これは熱交換器２の吸込み温度が変動した場合に、頻繁に給気用送風機３が運転と停止を繰り返すことよって、使用者に不快感（騒音の変化）を与えることを防止するためのもので、例えば、第２設定時間Ｔｂは１時間程度に設定される。また、第２設定時間Ｔｂが経過していない場合、ステップＳ６の処理に戻すことにより、常時、熱交換器２への吸込み温度を監視することが可能となっている。

ステップＳ１０では、第３設定時間Ｔｃが経過した後、ステップＳ２に戻る処理としている。第３設定時間Ｔｃは給気用送風機３が運転を開始した後、熱交換器２の吸込み温度が安定するまでに必要な時間で、例えば５分程度に設定される。

ステップＳ７において、吸込み温度が第２設定温度Ｔ２より低い場合（ステップＳ７，Ｙｅｓ）はステップＳ１１に進み、排気用送風機４を停止する処理を行い、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、排気用送風機４が停止してから第４設定時間Ｔｄが経過したか判断する。第４設定時間Ｔｄが経過していなければ（ステップＳ１２，Ｎｏ）、ステップＳ１２の判断を繰り返し、第４設定時間Ｔｄが経過していれば（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３では排気用送風機４を運転する処理を行い、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４では排気用送風機４が運転開始してから第５設定時間Ｔｅが経過したか判断する。第５設定時間Ｔｅが経過していなければ（ステップＳ１４，Ｎｏ）、ステップＳ１４の判断を繰り返し、第５設定時間Ｔｅが経過していれば（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、ステップＳ６に戻る。

ステップＳ１２では、第４設定時間Ｔｄが経過した後、ステップＳ１３に進み、排気用送風機４を運転する処理としている。これは、頻繁に排気用送風機４が運転と停止を繰り返すことよって、使用者に不快感（騒音の変化）を与えることを防止するためのもので、例えば第４設定時間Ｔｄは１時間程度に設定される。

ステップＳ１４では、第５設定時間Ｔｅが経過した後、ステップＳ６に戻る処理としている。第５設定時間Ｔｅは排気用送風機４が運転を開始した後、熱交換器２の吸込み温度が安定するまでに必要な時間で、例えば１０分程度に設定される。

以上のように、給気風路における熱交換器２への吸込み温度を検知する吸込み温度検出手段５を備え、制御装置６は、吸込み温度が第１設定温度Ｔ１より低い場合、給気用送風機３を停止させ、第１設定時間Ｔａが経過した後、再度、吸込み温度を検知し、吸込み温度が第２設定温度Ｔ２より低い場合、排気用送風機４を停止させる。すなわち、吸込み温度が第２設定温度Ｔ２よりも低くなった場合には、給気用送風機３と排気用送風機４の両方が停止されることになる。これにより、室内の負圧状態が解消される。したがって、熱交換器２への給気流の流入、すなわち外気の流入を抑えることができる。

これにより、排気流が給気流によって冷却され、排気流に含まれる水分が熱交換器２で結露することを抑制して、装置の大型化およびコストの増大を抑えることが可能となる。

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換気装置本体、１ａ室外吸込口、１ｂ室内吹出口、１ｃ室内吸込口、１ｄ室外吹出口、２熱交換器、３給気用送風機、４排気用送風機、５吸込み温度検出手段、６制御装置、７記憶部。

Claims

室外吸込口から室内吹出口に通じる給気風路と、室内吸込口から室外吹出口に通じる排気風路と、が内部に形成された本体と、
前記給気風路に設けられて前記室外吸込口から前記室内吹出口に向かう給気流を発生させる給気用送風機と、
前記排気風路に設けられて前記室内吸込口から前記室外吹出口に向かう排気流を発生させる排気用送風機と、
前記本体の内部に設けられて前記給気流と前記排気流との間で熱交換させる熱交換器と、
前記給気用送風機と前記排気用送風機を制御する制御装置と、
前記給気風路における前記熱交換器への吸込み温度を検知する吸込み温度検知手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記吸込み温度が、第１設定温度より低い場合、前記給気用送風機を停止させ、
前記給気用送風機を停止させた後に前記吸込み温度が、前記第１設定温度よりも低い第２設定温度より低い場合、前記排気用送風機を停止させ、
前記排気用送風機の停止から第１の設定時間を経過している場合に、前記給気用送風機の運転は再開させずに、前記排気用送風機の運転を再開させ、
前記排気用送風機の運転の再開後に前記吸込み温度が、前記第２設定温度以上であって、前記給気用送風機の停止から第２の設定時間経過している場合に前記給気用送風機の運転を再開させることを特徴とする換気装置。