JP6494691B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、給気と排気との間で熱交換を行う熱交換換気装置に関する。

従来の熱交換形換気装置は、その本体箱に、室外吸込口、室外排気口、室内吸込口、室内給気口の換気口が設けられ、外気を室外吸込口から外気を吸い込み、室内給気口から室内へ給気するとともに、室内の排気を室内吸込口から吸い込み、室外排気口から室外へ排出することで、室内空気を室外空気に置き換える換気を行っている。

熱交換形換気装置の本体箱の内部には、空気を循環させる原動機と熱交換器が設けられ、熱交換器内においては、室内から吸い込んだ排気の熱を、室外から吸い込んだ給気に移して回収する熱交換が行われている。

そして、給気を挿通させる給気路と排気を挿通させる排気路をそれぞれ複数に分割し、分割した流路をいずれかの換気口に接続することで、熱交換器の熱交換運転を行いつつ、熱交換器内の結露・結氷を除去するデフロスト運転を行う技術が開示されている(例えば、特許文献１参照)。

特開２０１１−１７４７０号公報

従来の熱交換形換気装置は、流路入口に仕切りと流路を分割する機構が設けられており、結露・結氷の生じる温度になったとき、通常の熱交換運転とデフロスト運転を、交互に繰り返す構成であった。そのデフロスト運転時においては、熱交換器の一部で熱交換運転を、他の部分でデフロスト運転を行うため、熱交換器の一部においては熱交換換気運転が行われない状態となり、換気効率が低下するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、換気効率を低下させることなくデフロスト運転を行うことが可能な熱交換換気装置を得ることを目的としている。

この発明に係わる熱交換換気装置は、室外空間と室内空間を接続し、直線状の流路よりなる第一、第二の換気路が組み合わせられ、一方を給気路、他方を排気路とする上記第一の換気路と上記第二の換気路との間で熱交換が行われる熱交換器を備え、上記第一の換気路を上記給気路とし、上記第二の換気路を上記排気路とする第一の運転状態と、上記第二の換気路を上記給気路とし、上記第一の換気路を上記排気路とする第二の運転状態との切り替え運転を行う熱交換換気装置において、上記熱交換器および上記熱交換器の上記第一、第二の換気路に至る内部空間を囲む収納部の一方の壁面部に設けられ、各々異なる上記内部空間を介して、上記第一、第二の換気路の一端と、外部から給気を吸入する外気吸入口、排気を外部に排出する排気口との接続状態を調整する室外側流路開閉部、上記収納部の上記室内空間側の他方の壁面部に設けられ、各々異なる上記内部空間を介して、上記第一、第二の換気路の他端と、室内に上記給気を供給する給気口、室内から上記排気を吸入する排気吸入口との接続状態を調整する室内側流路開閉部、上記室外側流路開閉部と上記室内側流路開閉部の流路開閉状態を室内外の温度と湿度に基づいて制御する制御部を備え、上記室外側流路開閉部と上記室内側流路開閉部は、上記第一、第二の換気路と接続されない領域を、移動式プレート部材によって閉塞するとともに、上記第一、第二の換気路と接続される領域を開口する構成であり、上記制御部における上記第一、第二の運転状態の切り替え指令に伴って上記移動式プレート部材を移動させ、上記第一の換気路と上記第二の換気路の気流の向きが逆となるように、かつ、対向する上記壁面部の外側において、上記外気吸入口と上記給気口、上記排気口と上記排気吸入口がクロスした配置となるように制御され、上記内部空間に導入された上記給気または上記排気は上記熱交換器の吸い込み口に至るまでに拡散されることを特徴とするものである。

この発明の熱交換換気装置によれば、第一、第二の運転状態の切り替えにより、第一、第二の換気路の給気路と排気路の役割が逆となるため、二つの換気路の温度および湿度の差によって一方の換気路に生じる結露・結氷を除去する、あるいは、結露・結氷の発生を抑制するデフロスト運転を、換気効率を低下させることなく行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１の熱交換換気装置の上面図である。 図１の熱交換換気装置の熱交換器の斜視図である。 図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線における側断面図であり、熱交換換気装置が第一の運転状態にある場合の開閉部の制御状態を示す図である。 図１のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線における側断面図であり、熱交換換気装置が第二の運転状態にある場合の開閉部の制御状態を示す図である。 図１の熱交換換気装置の内部構成を示す上面図である。 図１の熱交換換気装置の開閉部の斜視図である。 図１のＣ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線における要部側断面図であり、熱交換換気装置が第一、第二の運転状態にある場合の開閉部の制御状態を示す図である。 本発明の実施の形態１の動作を示すフローチャートを示す図である。 本発明の実施の形態２の熱交換換気装置の上面図である。 図９のＥ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線における要部側断面図であり、熱交換換気装置が第一、第二の運転状態にある場合の開閉部の制御状態を示す図である。

実施の形態１．
本発明の実施の形態１の熱交換換気装置１００について説明する。
図１は、熱交換換気装置１００の概略構成を示す上面図である。給気１０ａ（外気、室外空気）と排気１０ｂ（室内空気）を挿通させる二つの換気路間で熱交換を行う熱交換器１は、筐体２０の内部に、収納部２に収納された状態で配置されている。熱交換換気装置１００の筐体２０は、室外空間と室内空間を接続するように、車両や家屋等に固定されて用いられる。熱交換換気装置１００は、室外側に、給気１０ａを吸入する外気吸入口２１（室外吸込口）、室内の排気１０ｂを外部に排出する排気口２２（室外排気口）が設けられ、室内側に、給気１０ａを室内に供給する給気口２３（室内給気口）、室内の排気１０ｂを吸入する排気吸入口２４（室内吸込口）が設けられている。

そして、熱交換器１を収納する収納部２の室外側、室内側の壁面部には、それぞれ、熱交換器１に挿通させる気流の方向を切り替える開閉部３（室外側流路開閉部）、開閉部４（室内側流路開閉部）が設けられている。この開閉部３、４により、熱交換器１と外部空間、内部空間とが仕切られている。
また、給気および排気のための気流を発生させる送風機９が筐体２０の内部に設けられている。この送風機９の送風方向は、一定であり、外気吸入口２１、排気口２２、給気口２３、排気吸入口２４における気流の流れは一定となっている。
なお、給気１０ａと排気１０ｂを分離するために、収納部２内に隔壁部２ａ、２ｂが設けられ、筐体２０の換気口近傍から収納部２へ至る範囲には隔壁部２０ａ、２０ｂが設けられている。

図２は、熱交換器１の概略構成を示す斜視図である。熱交換器１は、図２に例示するように、平板形状の仕切板４１が所定間隔で離間して立て並べられ、隣り合う仕切板４１の隙間に、一方向に流路を形成する波形の間隔板４２が配置された構成である。そして、この熱交換器１の内部では、第一の換気路１ａと第二の換気路１ｂよりなる方向の異なる二つの流路が、仕切板４１を介して接し、熱交換が可能なように交互に重ねられている。そして、熱交換器１は、間隔板４２にて形成される流路の方向が、隣り合う間隔板４２同士で交差するように設けられている。

この図２の熱交換器１において、第一の換気路１ａの一端は、挿通部１１に開口され、第一の換気路１ａが図２中の左斜め下方向に延び、第一の換気路１ａの他端は、挿通部１３に開口されている。同様に、熱交換器１の第二の換気路１ｂの一端は、挿通部１２に開口され、第二の換気路１ｂが図２中の左斜め上方向に延び、第二の換気路１ｂの他端は、挿通部１４に開口されている。なお、図２の例では、図の右上から左下に向かう流路である第一の換気路１ａは給気路となり、内部に給気１０ａが流れ、第二の換気路１ｂは、排気路となり、内部に排気１０ｂが流れることを示している。

図２のような熱交換器１が組み込まれた熱交換換気装置１００は、室外空間と室内空間を接続し、一方を給気路、他方を排気路とする第一、第二の換気路１ａ、１ｂが組み合わせられ、これら第一、第二の換気路１ａ、１ｂ間で熱交換が行われる構成である。そして、熱交換器１を収納する収納部２の対向する二つの壁面部に設けられた開閉部３、４の開閉状態を制御することにより、第一の換気路１ａを給気路とし、第二の換気路１ｂを排気路とする第一の運転状態と、第二の換気路１ｂを給気路とし、第一の換気路１ａを排気路とする第二の運転状態との切り替え運転を行うことができ、送風機９による送風方向は一定とした状態で、給気路と排気路を逆転させて、熱交換器１の流路（換気路）内に生じた結露や結氷を除去するデフロスト運転を行うことを可能としている。なお、この熱交換換気装置１００においては、第一、第二の運転状態の別に関わらず、換気効率は同じである。つまり、デフロスト運転時においても換気効率が低下することはなく、熱交換の効率も保つことができる。

次に、図３、図４を用いて、この熱交換換気装置１００の運転状態の切り替えについて、より詳細に説明する。
図３は、熱交換換気装置１００が第一の運転状態にある場合の気流の流れを示す図であり、図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ線における側断面図、つまり、外気吸入口２１と給気口２３を通る側断面図である。図３（ａ）に示すように、筐体２０内には、ファンモータ７によって回転する給気ファン８ａが設けられている。外気吸入口２１から取り入れられた給気１０ａは、開閉部３の開閉領域３ａから収納部２の内部に取り入れられ、熱交換器１の挿通部１１に導かれて、挿通部１１に開口されている第一の換気路１ａの端部から熱交換器１内に導入される。例えば、冬場で、室内が暖かく、室外が寒い場合、熱交換器１の内部では、第一の換気路１ａに導入された冷たい給気１０ａが、図示しない第二の換気路１ｂに導入された暖かい排気によって暖められる熱交換（熱回収）が行われる。そして、熱交換により調温された給気１０ａが、第一の換気路１ａの他端が開口された挿通部１３から排出され、開閉部４の開閉領域４ａを介して給気口２３から室内に供給される。

なお、図３の例では、熱交換器１の挿通部１１と１４、１２と１３の境界部となる上下の頂部は、収納部２の内壁に接し、室外側と室内側の空間を分離しているが、頂部から収納部２の上下の壁面部へ延びる隔壁部を設けることで給気１０ａと排気１０ｂの導入空間を分離することも可能であることは言うまでもない。

そして、上記のような給気と同時に、図３（ｂ）に示すような排気が行われる。図３（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線における側断面図、つまり、排気吸入口２４と排気口２２を通る側断面図である。図３（ｂ）に示すように、筐体２０内には、ファンモータ７によって回転する排気ファン８ｂが設けられている。排気吸入口２４から取り入れられた室内の排気１０ｂは、開閉部４の開閉領域４ｄから収納部２に取り入れられ、熱交換器１の挿通部１４に導かれて、挿通部１４に開口されている第二の換気路１ｂの他端から熱交換器１内に導入される。熱交換器１の内部では、第二の換気路１ｂに導入された暖かい排気１０ｂが、図示しない第一の換気路１ａに導入された冷たい外気を暖める熱交換が行われる。そして、排気１０ｂは、第二の換気路１ｂの一端が開口された挿通部１２から排出され、開閉部３の開閉領域３ｄを介して排気口２２から室外に排出される。

なお、夏場など、給気１０ａが排気１０ｂよりも高い温度である場合には、上記の場合とは逆に、外部から取り入れた高温の給気１０ａを、室内から排出される低温の排気１０ｂにて冷却するように、熱交換器１において熱交換が行われる。
いずれの場合も、外気を直接的に室内に導入するのではなく、調温された室内の温度に近づけるように熱交換を行った上で給気するため、室内の冷暖房効率の低下を抑制しつつ換気を行うことが可能となる。

そして、冬場における熱交換換気装置１００の使用時、つまり、給気１０ａを挿通させる給気路に冷たい空気が流れ込み、排気１０ｂを挿通させる排気路に暖かい空気が流れ込む状況下にあっては、室外と室内の温度及び湿度の関係で、排気路に結露・結氷が発生しやすくなる。
そこで、結露・結氷を除去するため、あるいは、結露・結氷の発生を抑制するために、開閉部３、４を複数に仕切る開閉領域３ａから３ｄ、４ａから４ｄの開閉状態を、第一、第二の換気路１ａ、１ｂにおける空気の流れが逆となるように制御し、乾いた外気を結露・結氷が生じた側の換気路に挿通させるデフロスト運転への切り替えを行う。

図４は、熱交換換気装置１００が、図３に示す第一の運転状態から第二の運転状態に遷移した場合の気流の流れを示す図であり、図４（ａ）は、図１のＡ−Ａ線における側断面図、図４（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ線における側断面図である。この第二の運転状態では、図４（ａ）に示すように、開閉部３の開閉領域３ｃを介して収納部２に導入された給気１０ａは、熱交換器１の挿通部１２から１４に至る第二の換気路１ｂを（図３とは逆向きに）通過することで、熱交換および換気を行いつつ、同時に、同流路内の結露・結氷を除去し、開閉部４の開閉領域４ｃを介して室内に供給される。そして、図４（ｂ）に示すように、開閉部４の開閉領域４ｂを介して熱交換器１に導入された排気１０ｂは、熱交換器１の挿通部１３から１１に至る第一の換気路１ａを逆向きに通過し、開閉部３の開閉領域３ｂを介して外部に排出される。

ここで、図５は、熱交換換気装置１００の内部構成を示す上面図である。筐体２０と収納部２の室外側の壁面部に設けられた開閉部３との間には、給気ファン８ａと排気ファン８ｂを含む送風機９が配置され、給気ファン８ａが配置された外気吸入口２１に繋がる空間と、排気ファン８ｂが配置された排気口２２に繋がる空間を分離するために、隔壁部２０ａが設けられている。同様に、室内側の開閉部４と給気口２３、排気吸入口２４が繋がる空間は、隔壁部２０ｂによって分離されている。

また、熱交換器１を収納する収納部２の内部にて、室外空間側に繋がる挿通部１１、１２（第一の換気路１ａの一端、第二の換気路１ｂの一端）を分離するために、熱交換器１の挿通部１１と１２の境界部から収納部２の隔壁部（開閉部３）に延在する隔壁部２ａが設けられ、同様に、室内空間に繋がる挿通部１３、１４（第一の換気路１ａの他端、第二の換気路１ｂの他端）を分離するために、熱交換器１の挿通部１３と１４の境界部から収納部２の対向する壁面部（開閉部４）に延在する隔壁部２ｂが設けられ、給気１０ａと排気１０ｂの流路が分離されている。

次に、開閉部３、４の構成について、図６に開閉部３の拡大斜視図を例示して説明する。開閉部３は、開閉領域３ａ、３ｂが位置する上段部に開口部３１ａが設けられ、開閉領域３ｃ、３ｄが位置する下段部に開口部３１ｂが設けられた構成であり、熱交換器１の第一の換気路１ａ、第二の換気路１ｂと接続されない領域（開閉領域）を、移動式プレート部材３３によって閉塞するとともに、第一の換気路１ａ、第二の換気路１ｂと接続される領域を開口して流路とする流路切り替え機構である。そして、第一、第二の運転状態の切り替えにともなって、移動式プレート部材３３をスライド移動させ、４つの開閉領域３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの開閉状態を逆とする構成となっている。なお、図６は、移動式プレート部材３３がレールとなるガイド溝３２上を移動中である状態を示している。図６に示すように、二行二列の開閉領域３ａから３ｄは、互い違いに開閉された状態となっている。

図６に示すように開閉部３は、ベースとなる基部３０に開口され、熱交換器１の第一の換気路１ａ、第二の換気路１ｂに繋がる開口部３１ａ、３１ｂ、それら開口部３１ａ、３１ｂの縁に敷かれたガイド溝３２と、回転力を伝える伝達軸３４ａ、３４ｂと、これらの軸に固定された歯車３５と、歯車３５が噛み合うヘリカルラック部３３ａを有する移動式プレート部材３３と、伝達軸３４ａの回転を逆転させて伝達軸３４ｂに伝える逆転機構３６ａ、３６ｂを備えている。伝達軸３４ａ、３４ｂのいずれか一方は回転動力を与えるサーボモータ（図示せず）等に接続され、他方は軸受（図示せず）に嵌合した状態となっている。この開閉部３は、スライド機構を構成し、収納部２の給排気口に面する壁面部に取り付けられる。
なお、この開閉部３および同様の構成である開閉部４は、例えば、収納部２の壁面部に予め開口された換気流路となる領域の縁部に固定されて用いられる。

ここで、図７は、熱交換換気装置１００が第一の運転状態である場合の、開閉部３、４の４つの開閉領域３ａから３ｄ、４ａから４ｄの制御状態を示す図であり、図７（ａ）は、図１のＣ−Ｃ線における要部側断面図、図７（ｂ）は、図１のＤ−Ｄ線における要部側断面図を示している。

図７（ａ）に示すように、第一の運転状態にあっては、例えば、開閉部３の上段側の開口部３１ａを半分だけ塞ぐ移動式プレート部材３３が、開閉領域３ｂ上に位置して同領域を閉状態とし、第一の換気路１ａの一端（熱交換器１の挿通部１１）に繋がる開閉領域３ａを開状態とするとともに、開閉部３の下段側の開口部３１ｂを半分だけ塞ぐ移動式プレート部材３３が、開閉領域３ｃ上に位置して同領域を閉状態とし、第二の換気路１ｂの一端（挿通部１２）に繋がる開閉領域３ｄを開状態とする。
これに伴って、開閉部４は、基部４０上の、第一の換気路１ａの他端（挿通部１３）に繋がる開閉領域４ａ（下段側の開口部４１ｂの片側）を開状態とし、第二の換気路１ｂの他端（挿通部１４）に繋がる開閉領域４ｄ（上段側の開口部４１ａの片側）を開状態として、他の開閉領域４ｂ、４ｄを移動式プレート部材４３で塞ぎ、閉状態とする。
なお、移動式プレート部材３３は、流路の切り替えに伴って水平方向（行方向）に移動する構成となっている。

また、図７（ｂ）に示すように、第二の運転状態にあっては、開閉部３、４の各開閉領域３ａから３ｄ、４ａから４ｄは、第一の運転状態とは逆の開閉状態となり、第一の換気路１ａと第二の換気路１ｂの送風の方向を逆向きとし、給気路と排気路の役割を逆転させることができる。
なお、図６において示した開閉部３のスライド機構を構成する伝達軸３４ａ、３４ｂやガイド溝３２等の構成は、収納部２の壁面部内側、外側のいずれに設けてもよく、隔壁部２ａ、２０ａと干渉しないように配置される。また、開閉部４も同様に配設される。

ここで、開閉部３の開口部３１ａ、３１ｂは、図７に示すように、上下段に配置する以外に、外気吸入口２１が繋がれる開閉領域３ａ、３ｃが配置される左列、排気口２２が繋げられる開閉領域３ｂ、３ｄが配置される右列に設けることも可能であり、その配置に対応して、移動式プレート部材３３は、垂直方向（列方向）に移動するように構成する。
また、流路の閉塞方法は、スライド式だけでなく、ブラインド式（配列された複数の板材の角度を変更することで開口部を塞ぐ方式）とすることも可能であり、その他、別の流路の切り替え方法を適用させることも可能である。

熱交換器１は、第一の換気路１ａの空気の流れと第二の換気路１ｂの空気の流れの潜熱と顕熱を熱交換する全熱交換型、または、第一の換気路１ａの空気の流れと第二の換気路１ｂの空気の流れの顕熱のみを熱交換する顕熱型を用いることができる。また、熱交換器１の素材は、結露・結氷による変形を防ぐため、熱交換器１の換気路（風路）を支持する部材として耐水性のある素材を用いても良い。

次に、熱交換換気装置１００の運転について、図８のフローチャートを用いて説明する。上述のように、熱交換換気装置１００は、第一の運転状態と第二の運転状態とに交互に切り替える機能を有している。ここでは、上記のような、第一、第二の運転状態の切り替えにより熱交換器１内の結露・結氷の除去する運転制御について説明する。
熱交換器１の内部に生じる結露・結氷は、室外と室内の温度差が大きくなる時に発生するため、熱交換換気装置１００のデフロスト運転の要否は、制御部５１において、温湿度計２８、２９で検出した室内温度と湿度、室外温度と湿度に基づいて判定される。

まず、制御部５１にて室内のエアコン（空調装置）の運転状況を判定する(ステップＳ１０１)。エアコンがＯＮで運転中のとき(ステップＳ１０１にてＹｅｓ)、現在の開閉部３、４が、第一の運転状態であるのか、または第二の運転状態であるのかの運転状態の読み込みを行う(ステップＳ１０２)。
次に、温湿度計２８、２９の出力から室外と室内の温度と湿度を測定する(ステップＳ１０３)。室外の温度と湿度より、給気路を流れる空気の露点温度Ｔ１（室外露点温度）を計算する(ステップＳ１０４)。

次に、計算したＴ１と、熱交換器１内で熱交換する排気路を流れる空気の温度（室内温度）と比較し(ステップＳ１０５)、室内温度よりも露点温度Ｔ１の方が高い場合には、排気路に結露・結氷が生じるためデフロスト運転が必要と判断し(ステップＳ１０５にてＹｅｓ)、制御部５１は運転状態の切り替え指令を出す。このとき、開閉部３、４の開閉状態を確認し（ステップＳ１０８）、開閉部３、４の開閉状態は、第一の運転状態から第二の運転状態に移行（ステップＳ１０９）、または第二の運転状態から第一の運転状態に移行（ステップＳ１１０）される。そして、再び、制御部５１は、開閉部３、４の開閉状態を記憶する(ステップＳ１１１)。

ここで、ステップＳ１０５にて、露点温度Ｔ１が室内温度より低い場合には(ステップＳ１０５にてＮｏ)、室内温度・湿度より露点温度Ｔ２（室内露点温度）を計算する(ステップＳ１０６)。この露点温度Ｔ２と室外温度の比較を行い(ステップＳ１０７)、露点温度Ｔ２の方が室外温度より高い場合(ステップＳ１０７にてＹｅｓ)、換気路の一方に結露・結氷が起きると判断し、制御部か５１から運転状態の切り替え指令が出され、開閉部３、４の開閉状態の切り替え、つまり流路の切り替えに移行する(ステップＳ１０８)。
なお、露点温度Ｔ２が室外温度よりも低い場合(ステップＳ１０７にてＮｏ)には、ステップＳ１０３に戻る。

ここで、熱交換換気装置１００における流路切り替え（遷移）においては、制御部５１が記憶している運転状態が第一の運転状態であれば、第二の運転状態に移行し、第二の運転状態であれば、第一の運転状態に移行するが、具体的には、運転状態を遷移させる場合には、伝達軸３４ａまたは伝達軸３４ｂに接続されたサーボモータを回転させることで、移動式プレート部材３３（４３）をスライドさせ、開閉領域３ａから３ｄ（４ａから４ｄ）の開閉状態を逆にする。上述のステップＳ１０９とＳ１１０では、サーボモータの回転方向は逆方向となる。

運転状態を遷移させた後、エアコンの動作がＯＦＦであるかどうかを判定し、ＯＮでエアコンの運転が継続中であれば(ステップＳ１１２にてＮｏ)、タイマーによりカウントを行い(ステップＳ１１３)、任意の時間（例えば、１２０秒間）まで待機した後(ステップＳ１１４)、再度、フローチャートの最初に戻る(ステップＳ１１４にてＹｅｓ)。そして、次のデフロスト運転までの間、ステップＳ１１１で記憶した運動状態を保ったまま運転を続行する。
なお、ステップＳ１１２にてＹｅｓで、エアコンがＯＦＦで運転停止の判定が出れば、フローを終了する。

図８に示したようなデフロスト運転の制御では、デフロスト運転後の熱交換換気運転では、次のデフロスト運転が開始されるまで運転状態を変更しないことを例示したが、これに限ることはなく、主として一方の換気路を給気路、他方の換気路を排気路として用い、デフロスト運転時にのみ、一方の換気を排気路、他方の換気路を給気路とするように運転を制御することも可能である。

なお、露点温度Ｔ１、Ｔ２を計算するステップＳ１０３、Ｓ１０６においては、１気圧として計算する。またモータへの風量指令値と熱交換器１内の圧力の関係をマッピングした情報を制御部５１が記憶し、この情報を基に、エアコンからモータへの風量指令値から圧力を推定して露点温度Ｔ１、Ｔ２を算出しても良い。

ここで、タイマーによる待機時間(ステップＳ１１３、Ｓ１１４)を、今回は１２０秒と設定している。これは、結露が生じた換気路のデフロストを可能とし、かつ運転状態を遷移させた後の運転状態で、熱交換器１内における結露・結氷の成長のバランスを鑑みた上で設定した時間となっている。そして、結露・結氷の成長の速さは露点温度Ｔ１と室内温度の差または露点温度Ｔ２と室外温度の差が大きいほど早いため、例えば、待機時間は露点温度Ｔ１と室内温度の差または露点温度Ｔ２と室外温度の差が大きい時により短くなるように制御しても良い。

また、図８の熱交換換気装置１００の運転制御例においては、ステップＳ１０１、Ｓ１１２にて、室内の調温を行うエアコンの動作判定を行っているが、室内の調温をエアコンに依存せず、別の暖房・冷房器具によって行う場合については、これらのステップを省略することができる。

このように、熱交換器１の第一の換気路１ａと第二の換気路１ｂを、給気路から排気路に、排気路から給気路に切り替えることができる開閉部３、４を備えた熱交換換気装置１００にあっては、室内外の温度と湿度から、熱交換器１の一方の換気路に生じた結露・結氷を除去するために、開閉部３、４により流路の切り替えを行い、デフロスト運転を行うことが可能となる。
なお、熱交換器１の一方の換気路に結露・結氷が生じるタイミングで流路を切り替えるように制御することで、結露・結氷が生じることを抑制することが可能であることは言うまでもない。

このように、本願発明の実施の形態１による熱交換換気装置１００によれば、給気ファン８ａ、排気ファン８ｂの送風方向を変えることなく、熱交換器１内の二つの換気路の給気・排気の役割が逆となるように流路内の気流の向きを逆転させることが可能であり、デフロスト運転時においても風量が変化することはなく、熱交換効率と換気効率を維持することが可能となる。

実施の形態２．
次に、本発明実施の形態２による熱交換換気装置１００について、図９、図１０を用いて説明する。
上述の実施の形態１による熱交換換気装置１００は、図１に示したように、給気１０ａを導入する外気吸入口２１に対向する位置に室内側の給気口２３が配置され、排気１０ｂを排出する排気口２２に対向する位置に室内側の排気吸入口２４が配置された構成であった。
しかし、図９に、この実施の形態２による熱交換換気装置１００の上面図を示すように、外気吸入口２１に対向する位置に室内側の排気吸入口２４が配置され、排気口２２に対向する位置に室内側の給気口２３が配置された構成とすることも可能である。

図１０は、図９のＥ−Ｅ線、Ｆ−Ｆ線における熱交換換気装置１００の要部を示す側断面図であり、図１０（ａ）は、第一の運転状態における開閉部３、４の開閉状態を、図１０（ｂ）は、第二の運転状態における開閉部３、４の各部の開閉状態をそれぞれ示している。
図１０（ａ）に示すように、この実施の形態２による熱交換換気装置１００が第一の運転状態にある場合、開閉部３の開閉領域３ａから外気が取り入れられ、開閉部４の開閉領域４ｂから給気１０ａが室内側に供給され、開閉領域４ｃから室内の排気１０ｂが取り入れられ、開閉領域３ｄから排気１０ｂが排出される。
また、図１０（ｂ）に示すように、この実施の形態２による熱交換換気装置１００が第二の運転状態にある場合、開閉部３の開閉領域３ｃから給気１０ａが取り入れられ、開閉部４の開閉領域４ｄから熱交換により調温された給気１０ａが室内側に供給され、開閉領域４ａから室内の排気１０ｂが取り入れられ、開閉領域３ｂから熱交換後の排気１０ｂが排出される。

このように、熱交換換気装置１００に対し、室内外の給排気口がクロスした配置となるように設けられる場合、開閉部３、４の各開口部３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂの片側（左側または右側）から熱交換器１側に導入される空気が熱交換器１の吸込み口（挿通部１１から１４）に至るまでに、収納部２の内部空間にて広く拡散し、挿通部１１から１４に多数設けられた微細流路に均一に空気を送ることができ、より熱交換効率を向上させることが可能となる。

本構成の熱交換換気装置１００は、車両等の移動体に搭載することが可能であり、また、住宅等の建物に適用することも可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 熱交換器、１ａ 第一の換気路、１ｂ 第二の換気路
２ 収納部、２ａ、２ｂ、２０ａ、２０ｂ 隔壁部
３、４ 開閉部、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 開閉領域
７ ファンモータ、８ａ 給気ファン、８ｂ 排気ファン
９ 送風機、１０ａ 給気、１０ｂ 排気
１１、１２、１３、１４ 挿通部、２０ 筐体
２１ 外気吸入口、２２ 排気口、２３ 給気口、２４ 排気吸入口
２８、２９ 温湿度計、３０、４０ 基部
３１ａ、３１ｂ、４１ａ、４１ｂ 開口部、３２ ガイド溝
３３、４３ 移動式プレート部材、３３ａ ヘリカルラック部
３４ａ、３４ｂ 伝達軸、３５ 歯車、３６ａ、３６ｂ 逆転機構
４１ 仕切板、４２ 間隔板、５１ 制御部、１００ 熱交換換気装置

Claims (6)

1. 室外空間と室内空間を接続し、直線状の流路よりなる第一、第二の換気路が組み合わせられ、一方を給気路、他方を排気路とする上記第一の換気路と上記第二の換気路との間で熱交換が行われる熱交換器を備え、
   上記第一の換気路を上記給気路とし、上記第二の換気路を上記排気路とする第一の運転状態と、上記第二の換気路を上記給気路とし、上記第一の換気路を上記排気路とする第二の運転状態との切り替え運転を行う熱交換換気装置において、
   上記熱交換器および上記熱交換器の上記第一、第二の換気路に至る内部空間を囲む収納部の一方の壁面部に設けられ、各々異なる上記内部空間を介して、上記第一、第二の換気路の一端と、外部から給気を吸入する外気吸入口、排気を外部に排出する排気口との接続状態を調整する室外側流路開閉部、
   上記収納部の上記室内空間側の他方の壁面部に設けられ、各々異なる上記内部空間を介して、上記第一、第二の換気路の他端と、室内に上記給気を供給する給気口、室内から上記排気を吸入する排気吸入口との接続状態を調整する室内側流路開閉部、
   上記室外側流路開閉部と上記室内側流路開閉部の流路開閉状態を室内外の温度と湿度に基づいて制御する制御部を備え、
   上記室外側流路開閉部と上記室内側流路開閉部は、上記第一、第二の換気路と接続されない領域を、移動式プレート部材によって閉塞するとともに、上記第一、第二の換気路と接続される領域を開口する構成であり、上記制御部における上記第一、第二の運転状態の切り替え指令に伴って上記移動式プレート部材を移動させ、上記第一の換気路と上記第二の換気路の気流の向きが逆となるように、かつ、対向する上記壁面部の外側において、上記外気吸入口と上記給気口、上記排気口と上記排気吸入口がクロスした配置となるように制御され、上記内部空間に導入された上記給気または上記排気は上記熱交換器の吸い込み口に至るまでに拡散されることを特徴とする熱交換換気装置。
2. 上記第一の運転状態において、
   上記室外側流路開閉部は、上記外気吸入口を上記第一の換気路の一端に接続するとともに、上記排気口を上記第二の換気路の一端に接続し、
   上記室内側流路開閉部は、上記給気口を上記第一の換気路の他端に接続するとともに、上記排気吸入口を上記第二の換気路の他端に接続し、
   上記第二の運転状態において、
   上記室外側流路開閉部は、上記外気吸入口を上記第二の換気路の一端に接続するとともに、上記排気口を上記第一の換気路の一端に接続し、
   上記室内側流路開閉部は、上記給気口を上記第二の換気路の他端に接続するとともに、上記排気吸入口を上記第一の換気路の他端に接続することを特徴とする請求項１記載の熱交換換気装置。
3. 上記制御部は、室内外にて得られる温度と湿度を記憶し、室外の温度と湿度から露点温度を割り出し、上記露点温度が室内温度を超える場合、上記第一、第二の換気路における気流の向きが逆となるように運転状態の切り替え指令を出すことを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換換気装置。
4. 上記制御部は、室内外にて得られる温度と湿度を記憶し、室外の温度と湿度から室外露点温度を割り出し、上記室外露点温度が室内温度を超えない場合、室内の温度と湿度から室内露点温度を割り出し、上記室内露点温度が室外温度を超える場合、上記第一、第二の換気路における気流の向きが逆となるように運転状態の切り替え指令を出すことを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱交換換気装置。
5. 上記熱交換器は、耐水性であり、全熱交換型あるいは顕熱交換型の素材で形成されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の熱交換換気装置。
6. 車両に搭載されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の熱交換換気装置。

Images