JP6630913B2

JP6630913B2 - 熱交換型換気装置

Info

Publication number: JP6630913B2
Application number: JP2015148187A
Authority: JP
Inventors: 大輔橋野
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-07-28
Also published as: JP2017026273A

Description

本発明は、１つの本体で熱交換換気と普通換気を行い、室内ＣＯ２濃度の低減と排熱の有効利用が可能な熱交換型換気装置に関する。

従来、この種の送風機は、図４の概略図に示すように本体１０１に吸込口１０２と排出口１０３と、吸込口１０２から排出口１０３へ通風する送風路１０４と、気流を発生させる電動機１０５と、ＣＯ２濃度を検出するＣＯ２センサー１０６を備えた送風機が知られている。

前記従来の送風機は、ＣＯ２センサー１０６からの信号からＣＯ２濃度を換算し、換算したＣＯ２濃度に基づいて電動機１０５を制御するとしている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−８７７０４号公報

このような従来の送風機は、ＣＯ２濃度に合わせて送風することでＣＯ２濃度を排出することはできるが、冬の暖房使用時期には室内の暖められた空気、夏の冷房使用時期には室内の冷却された空気も排出してしまうという課題があった。

本発明は、前記の問題を解決し、室内ＣＯ２濃度の低減と排熱の有効利用が可能な熱交換型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、本発明に係る熱交換型換気装置は、室外の空気を室内に給気する給気風路と、前記室内の空気を前記室外に排気する第一排気風路と、前記室内の空気を前記室外に排気する第二排気風路と、前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパーと、前記給気風路を通る給気流を発生させる給気流発生手段と、前記第一排気風路及び／又は前記第二排気風路を通る排気流を発生させる排気流発生手段と、前記給気流と前記第一排気風路を通る排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、前記室内及び前記室外の温度を検知する温度検知手段と、前記室内の二酸化炭素濃度を検知するＣＯ２検知手段と、前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパー制御手段とを備え、二酸化炭素の濃度の閾値を記憶する第一記憶手段と、室内と室外の温度差の閾値を記憶する第二記憶手段と、を備え、前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記濃度の閾値とを比較する濃度比較手段と、前記室内と前記室外との温度差を算出して当該温度差と前記
温度差の閾値と比較する温度比較手段とを備え、前記ダンパー制御手段は、前記濃度比較手段の比較結果と前記温度比較手段の比較結果とに基づいて前記ダンパーを選択的に切り替え、前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差が低いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第二排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替えるものであり、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、ＣＯ２を排出するとともに、排熱を有効利用する給排気型換気装置を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換型換気装置の構成模式図。本発明の実施の形態１に係る熱交換型換気装置の風路模式図。本発明の実施の形態１に係る熱交換型換気装置のダンパー制御フローチャート。従来技術の概略構成図。

本発明に係る熱交換型換気装置は、室外の空気を室内に給気する給気風路と、前記室内の空気を前記室外に排気する第一排気風路と、前記室内の空気を前記室外に排気する第二排気風路と、前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパーと、前記給気風路を通る給気流を発生させる給気流発生手段と、前記第一排気風路及び／又は前記第二排気風路を通る排気流を発生させる排気流発生手段と、前記給気流と前記第一排気風路を通る排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、前記室内及び前記室外の温度を検知する温度検知手段と、前記室内の二酸化炭素濃度を検知するＣＯ２検知手段と、前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパー制御手段と、を備えたものである。

これにより、室内外の温度と二酸化炭素濃度に基づいて排気風路を選択的に切り替えることができるため、環境に応じて二酸化炭素の排気を優先し、あるいは排熱を有効利用するエネルギー効率優先といった排気方法を選択できる。

また、熱交換型換気装置は、二酸化炭素の濃度の閾値を記憶する第一記憶手段と、室内と室外の温度差の閾値を記憶する第二記憶手段とを備え、前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記濃度の閾値とを比較する濃度比較手段と、前記室内と前記室外との温度差を算出して当該温度差と前記温度差の閾値と比較する温度比較手段とを備え、前記ダンパー制御手段は、前記濃度比較手段の比較結果と前記温度比較手段の比較結果とに基づいて前記ダンパーを選択的に切り替えるようにしてもよい。

これにより、室内外の温度差に基づいて排気方法を選択できるため、熱交換器による交換効率を踏まえた排気方法の選択が可能となり、省エネルギー化に寄与できる。

また、前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が前記濃度の閾値より高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差の閾値より前記室内と前記室外との温度差が高いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第一排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替えるようにしてもよい。

これは夏季あるいは冬季を想定した制御であり、排熱の有効利用を優先した制御である。

また、前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差が低いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第二排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替えるものである。

これは春季あるいは秋季を想定した制御であり、熱交換効率が低くなるため二酸化炭素の排気を優先した制御である。

また、前記ダンパーは、前記第一排気風路と前記第二排気風路の気流量比を変更可能とし、ダンパー制御手段は、前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路との気流量比を変更するものである。

これにより、熱交換と二酸化炭素の排気の割合を制御できるため、よりきめ細かい運転が可能になる。

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。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る熱交換型換気装置１は、建物内の天井裏または、側面壁内もしくは床下に設置されるものであり、以下、床下に設置した場合について説明する。

図１に構成を示す。熱交換型換気装置１は、直方体の形状をしており、一方の側面２（図１における左側）に室外の空気を吸込む室外吸込口３と室内の空気を室外に排出する室外排気口４とを有している。

側面２の対向面には、室内の空気を吸込む室内排気口５と室内に空気を給気する室内給気口６とを有している。

熱交換型換気装置１は、内部に室外吸込口３と室内給気口６とを連通する給気風路７と、室内排気口５と室外排気口４とを連通する排気風路８を備えている。なお、排気風路８は、第一排気風路１４と第二排気風路１５とから構成されるが、詳細は後述する。

また熱交換型換気装置１は、給気風路７に給気流発生手段としてシロッコ型の給気ファン９と、排気風路８に排気流発生手段としてシロッコ型の排気ファン１０を備えている。

給気ファン９は給気モータ１１、排気ファン１０は排気モータ１２にそれぞれ連結されており、ファンの回転駆動によって風路内に気流の流れを生成する。

給気風路７と排気風路８を構成する第一排気風路とが交差する位置には、室内空気と室外空気の熱を交換する熱交換素子１３が配置されている。

熱交換素子１３は、室内からの排気熱を回収して室外からの給気空気に与える機能を有している。ただし、熱交換素子１３内で交差する風路は互いに独立している。

排気風路８は、図２（ａ）に示す室内排気口５から熱交換素子１３を介して室外排気口４に連通する前記第一排気風路１４と、図２（ｂ）に示す室内排気口５から熱交換素子１３を介することなく、即ち熱交換処理をされることなく室外排気口４に連通する前記第二排気風路１５とを備えている。そして、排気風路８中には、第一排気風路１４と第二排気風路１５とを切り替えるためのダンパー１６を備えている。

ダンパー１６は、電動機１７に連結しており、第一排気風路１４と第二排気風路１５を切替える。ここで電動機１７は、ＤＣ電圧で駆動するステッピングモータやＡＣ電圧で駆動するタイミングモータなどが挙げられる。ダンパー１６は、電動機１７を軸として回転駆動することにより、第一排気風路における熱交換素子１３への入り口を遮蔽し、あるいは第二排気風路を遮蔽することで第一排気風路１４と第二排気風路１５とを切り替える。

また、図１に示すように、室外吸込口３に外気（室外）の温度検知手段として室外温度センサー１８を備え、室内排気口５に室内の温度検知手段として室内温度センサー１９と室内の二酸化炭素濃度の検知手段としてＣＯ２センサー２０とを備えている。ここでの温度センサーとしては温度によって抵抗値が変化するサーミスタタイプなどが、ＣＯ２センサー２０としてはＮＤＩＲ方式や固体電解方式のセンサーなどが利用可能である。

また、熱交換型換気装置１は、ダンパー制御手段２１と、第一記憶手段２２と、濃度比較手段２３と、第二記憶手段２４とを備えている。

ダンパー制御手段２１は、ＣＯ２センサー２０や温度センサー等の条件に応じてダンパー１６の位置を制御する。なお、制御条件については後述する。

第一記憶手段２２は、ＣＯ２センサー２０が検知した二酸化炭素濃度と比較するための閾値を記憶する。

濃度比較手段２３は、ＣＯ２センサーによる検知結果と第一記憶手段２２に記憶された閾値とを比較し、結果を出力する。

温度比較手段２５は、室外温度センサー１８が検知した室外温度と室内温度センサー１９が検知した室内温度との温度差を算出して第二記憶手段２４に記憶された温度差の閾値と比較する。

第二記憶手段２４は、温度比較手段２５が算出した温度差と比較するための温度差の閾値を記憶する。

次にダンパー制御手段２１によるダンパー１６の切り替えについて、図３に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図３中のＳはステップを意味する。

まず最初に、熱交換型換気装置１の運転状態において、ＣＯ２センサー２０は二酸化炭素の濃度を検知する（Ｓ０１）。

次に、濃度比較手段２３は、ＣＯ２センサー２０の検知結果と第一記憶手段２２に記憶された閾値とを比較する（Ｓ０２）。なお、ここでは第一記憶手段２２に記憶された閾値は、人が眠気を感じ始め、集中力が低下する１０００ｐｐｍとする。

濃度比較手段２３で比較した結果、ＣＯ２センサー２０の検知結果が閾値（１０００ｐｐｍ）以下であれば、再度ＣＯ２センサー２０による検知から繰り返す（Ｓ０２Ｎｏ→Ｓ０１）。

濃度比較手段２３で比較した結果、ＣＯ２センサー２０の検知結果が閾値（１０００ｐｐｍ）以上の場合、温度比較手段２５は、室外温度センサー１８と室内温度センサー１９とより、室内外の温度差を算出して、第二記憶手段２４に記憶されている温度差の閾値と比較する（Ｓ０２Ｙｅｓ→Ｓ０３）。なお、ここでは第二記憶手段２４に記憶された温度差の閾値を４℃とする。これは、冷房や暖房などの空調機を使用することで発生する、室内外の温度差を基準としたものである。

温度比較手段２５で比較した結果、温度差が４℃以上であれば、ダンパー制御手段２１はダンパー１６を、第一排気風路１４を排気風路とする位置に切り替える（Ｓ０３Ｙｅｓ→Ｓ０４）。これにより、給気と排気は熱交換素子１３内にて熱交換される。そして二酸化炭素濃度が高い室内空気は室外に排気され、これと入れ替わりに二酸化炭素濃度が低い室外の空気が室内に給気される（Ｓ０５）。これは夏季あるいは冬季を想定した制御であり、排熱の有効利用を優先した制御である。

温度比較手段２５で比較した結果、温度差が４℃以内であれば、ダンパー制御手段２１はダンパー１６を、第二排気風路１５を排気風路とする位置に切り替える（Ｓ０３Ｎｏ→Ｓ０６）。これにより、給気と排気は熱交換されることなく入れ替わる。つまり二酸化炭素濃度が高い室内空気は室外に排気され、これと入れ替わりに二酸化炭素濃度が低い室外の空気が室内に給気される（Ｓ０７）。これは春季あるいは秋季を想定した制御であり、熱交換効率が低くなるためこれを利用せず、二酸化炭素の排気を優先した制御である。

このように、ＣＯ２濃度の閾値を設け、排出することでＣＯ２濃度を一定以下に保つことができることで、使用者への不快感を低減することができると共に、空調機使用時は第一排気風路１４で室外への排気熱を有効利用し、室内への給気温度を変化させることで省エネルギー化に寄与することができる。

また、空調機を使用していな時は、第二排気風路１５にすることで、熱交換素子１３の圧損が軽減されるため、排気モータ１２の負荷が低減されるため、省エネすることができる。

また、ここでは排気風路８を第一排気風路１４と第二排気風路１５とに切り替え可能としたが、同様に給気風路７を第一排気風路１４と第二排気風路１５と切り替えても同様の効果を得ることができる。

また、ダンパー制御手段２１は、第一排気風路１４と第二排気風路１５とを選択的に切り替えたが、例えば電動機１７をステッピングモータとすることで、ダンパー１６を切り替える途中で停止させることが可能である。

つまり、ＣＯ２センサー２０から得られる室内の二酸化炭素濃度と温度センサーから得られる室内の温度及び室外の温度とに基づいてダンパー１６の停止角度を変更することで、第一排気風路１４と第二排気風路１５との気流量比を変更するようにしてもよい。

これにより、室内外の温度あるいは温度差、と二酸化炭素濃度とに基づいてよりきめ細かい運転が可能になる。ここで言う運転とは、熱交換素子１３の使用割合を変更することを意味する。

本発明にかかる換気装置は、ＣＯ２排出を行う場合に、第一排気風路と第二排気風路を切替えるものであり、一般住宅などに用いられる熱交換型の換気装置に有用である。

１熱交換型換気装置
２側面
３室外吸込口
４室外排気口
５室内排気口
６室内給気口
７給気風路
８排気風路
９給気ファン
１０排気ファン
１１給気モータ
１２排気モータ
１３熱交換素子
１４第一排気風路
１５第二排気風路
１６ダンパー
１７電動機
１８室外温度センサー
１９室内温度センサー
２０ＣＯ２センサー
２１ダンパー制御手段
２２第一記憶手段
２３濃度比較手段
２４第二記憶手段
２５温度比較手段

Claims

室外の空気を室内に給気する給気風路と、
前記室内の空気を前記室外に排気する第一排気風路と、
前記室内の空気を前記室外に排気する第二排気風路と、
前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパーと、
前記給気風路を通る給気流を発生させる給気流発生手段と、
前記第一排気風路及び／又は前記第二排気風路を通る排気流を発生させる排気流発生手段と、
前記給気流と前記第一排気風路を通る排気流との間で熱交換を行う熱交換素子と、
前記室内及び前記室外の温度を検知する温度検知手段と、
前記室内の二酸化炭素濃度を検知するＣＯ２検知手段と、
前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパー制御手段と、
二酸化炭素の濃度の閾値を記憶する第一記憶手段と、
室内と室外の温度差の閾値を記憶する第二記憶手段と、を備え、
前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記濃度の閾値とを比較する濃度比較手段と、
前記室内と前記室外との温度差を算出して当該温度差と前記温度差の閾値と比較する温度比較手段とを備え、
前記ダンパー制御手段は、前記濃度比較手段の比較結果と前記温度比較手段の比較結果とに基づいて前記ダンパーを選択的に切り替え、
前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が前記濃度の閾値より高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差の閾値より前記室内と前記室外との温度差が高いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第一排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替える熱交換型換気装置。
室外の空気を室内に給気する給気風路と、
前記室内の空気を前記室外に排気する第一排気風路と、
前記室内の空気を前記室外に排気する第二排気風路と、
前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパーと、
前記給気風路を通る給気流を発生させる給気流発生手段と、
前記第一排気風路及び／又は前記第二排気風路を通る排気流を発生させる排気流発生手段と、
前記給気流と前記第一排気風路を通る排気流との間で熱交換を行う熱交換素子と、
前記室内及び前記室外の温度を検知する温度検知手段と、
前記室内の二酸化炭素濃度を検知するＣＯ２検知手段と、
前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路とを切り替えるダンパー制御手段と、
二酸化炭素の濃度の閾値を記憶する第一記憶手段と、
室内と室外の温度差の閾値を記憶する第二記憶手段と、を備え、
前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記濃度の閾値とを比較する濃度比較手段と、
前記室内と前記室外との温度差を算出して当該温度差と前記温度差の閾値と比較する温度比較手段とを備え、
前記ダンパー制御手段は、前記濃度比較手段の比較結果と前記温度比較手段の比較結果とに基づいて前記ダンパーを選択的に切り替え、
前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差が低いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第二排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替える熱交換型換気装置。
前記濃度比較手段は前記室内の二酸化炭素濃度が高いと判定し、前記温度比較手段は前記温度差が低いと判定した場合、前記ダンパー制御手段は、前記第二排気風路を排気風路とする位置に前記ダンパーを切り替える請求項１に記載の熱交換型換気装置。
前記ダンパーは、前記第一排気風路と前記第二排気風路の気流量比を変更可能とし、ダンパー制御手段は、
前記ＣＯ２検知手段から得られる前記室内の二酸化炭素濃度と前記温度検知手段から得られる前記室内の温度及び前記室外の温度とに基づいて前記第一排気風路と前記第二排気風路との気流量比を変更する請求項１又は請求項２に記載の熱交換型換気装置。