JP6861824B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

この発明は、熱交換換気装置に関する。

熱交換換気装置は、筐体の内部に熱交換器を備え、室内へ給気する室外空気と室内から排気する室内空気との間で熱交換させて換気を行うものである。熱交換換気装置は、熱交換換気運転と普通換気運転を切り替えて運転する。
熱交換換気運転は、室外空気を室内空気と熱交換させて室内へ給気する運転である。熱交換させて給気することで、室外空気と室内空気の温度差と湿度差を小さくして室内を換気する。
普通換気運転は、室外空気を室内空気と熱交換させずに室内へ給気する運転である。熱交換させずに給気することで、室内温度を室内の設定温度に近づけるとともに室内を換気する。このため普通換気運転は、室外空気により室内を冷房または暖房する空調効果がある。普通換気運転では、換気能力及び空調能力を高めるために、熱交換換気運転で送風する風量よりも大きい風量で送風する。

特許文献１に記載された従来の熱交換換気装置では、室外温度の瞬時値と室内温度の瞬時値との比較結果に基づいて熱交換換気運転と普通換気運転を切り替えていた。

特開２００１−３０４６４５号公報

熱交換換気装置が設置される室内の空調負荷は、室内の容積や、空気調和機を使用しているか否か等の条件により異なる。このため、室内の空調負荷によっては、普通換気運転を継続しても空調効果が小さい場合がある。しかしながら、従来の熱交換換気装置では、室外温度の瞬時値と室内温度の瞬時値との比較結果に基づいて普通換気運転と熱交換換気運転を切り替えるため、普通換気運転をしても空調効果が小さいにも関わらず運転が継続されていた。普通換気運転では、熱交換換気運転で送風する風量よりも大きい風量で送風するため、普通換気運転を継続することで不必要に送風機を駆動するエネルギーを消費していた。
また、普通換気運転では室外空気と室内空気の湿度を調節することができない。このため、普通換気運転が継続される間に湿度を調節する空気調和機を運転させることで、不必要に空気調和機を駆動するエネルギーを消費していた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、不必要に送風機又は空気調和機を駆動するエネルギーが消費されることを抑制できる熱交換換気装置を得ることを目的とする。

本発明に係る熱交換換気装置の制御部は、普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転へ切り替える。

本発明に係る熱交換換気装置によれば、室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に普通換気運転から熱交換換気運に切り替えるため、室内温度の変化が小さい場合に不必要に他の空気調和機を駆動するエネルギーを消費することを抑制できる。

実施の形態１の熱交換換気装置の概略構成を示す構成図 実施の形態１の熱交換器の一部を示す斜視図 実施の形態１の処理装置の構成を示すブロック図 実施の形態１の熱交換換気運転における概略構成を示す構成図 実施の形態１の普通換気運転における概略構成を示す構成図 実施の形態１の処理装置で実行する処理を示すフローチャート 実施の形態１の変形例の熱交換換気運転における概略構成を示す構成図 実施の形態１の変形例の普通換気運転における概略構成を示す構成図 実施の形態１の熱交換換気装置の概略構成を示す構成図 実施の形態２の処理装置で実行する処理を示すフローチャート 実施の形態３の処理装置で実行する処理を示すフローチャート 実施の形態４の処理装置で実行する処理を示すフローチャート 実施の形態５の処理装置で実行する処理を示すフローチャート 実施の形態６の処理装置の構成を示すブロック図 実施の形態６の処理装置で実行する処理を示すフローチャート

実施の形態１．
以下、本発明の熱交換換気装置について説明する。本実施の形態における熱交換換気装置１００は、室内の天井２等に設けられて室内と室外を連結するダクトに接続されるものである。熱交換換気装置１００は、室内の空気調和機４を運転している場合に室内の空調負荷が大きくなることを抑制して換気を行うことができる。室内の天井２側を上方、床面３側を下方とする。図１は本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図である。熱交換換気装置１００は、筐体１、給気送風機３０、排気送風機３１、熱交換器３２、室外温度センサ３５、室内温度センサ３６、切替手段３７及び処理装置４０を備える。

筐体１は箱形の略直方体で形成され、１つの側面には、室内吸込口１０と室内吹出口１１が形成される。当該１つの側面と対向する位置にある側面には、室外吸込口１２、及び室外吹出口１３が形成される。また、筐体１の内部には室外吸込口１２と室内吹出口１１とを結ぶ給気風路５０及び、室内吸込口１０と室外吹出口１３とを結ぶ排気風路５１が形成される。

熱交換換気装置１００を取付けるダクトには、熱交換換気装置１００と室内を連結する室内吸込ダクト２０及び室内吹出ダクト２１、並びに熱交換換気装置１００と室外を連結する室外吸込ダクト２２及び室外吹出ダクト２３がある。
室内吸込ダクト２０は室内吸込口１０と接続され、室内吹出ダクト２１は室内吹出口１１と接続される。また、室外吸込ダクト２２は室外吸込口１２と接続され、室外吹出ダクト２３は室外吹出口１３と接続される。

給気送風機３０は、給気風路５０に設けられる。排気送風機３１は、排気風路５１に設けられる。

室内温度センサ３６は、室内吸込口１０と熱交換器３２の間に設けられる。
室外温度センサ３５は、室外吸込口１２と熱交換器３２の間に設けられる。

切替手段３７は、切替板３８及び駆動部３９を備える。切替手段３７は排気風路５１に設けられ、モーター等の駆動部３９に切替板３８が接続されて構成される。切替板３８は駆動部３９の回転により設置位置が切替可能に取り付けられている。切替板３８は、筐体１の１つの側面と接する位置または、筐体１に設けられた風路形成部材１４と接する位置に設けられる。

熱交換器３２は、筐体１と着脱可能に取り付けられる。

処理装置４０は、例えば基板等のハードウェア又は集積回路で構成されて熱交換換気装置１００の内部に設けられる。処理装置４０は、給気送風機３０、排気送風機３１、室外温度センサ３５及び室内温度センサ３６に接続される。

次に、図２に基づいて熱交換器３２の詳細な構成を説明する。図２は熱交換器３２の一部を示す斜視図である。図２の斜線付きの矢印は給気する室外空気の流れを示し、白い矢印は排気する室内空気の流れを示す。熱交換器３２は、仕切り部材３３及び間隔保持部材３４を備え、仕切り部材３３と間隔保持部材３４とが互いに積層されて構成される。

間隔保持部材３４は、山折りと谷折りを繰り返して波状に形成されたコルゲートシートで構成される。間隔保持部材３４は、仕切り部材３３を介してコルゲートシートの折り目が互いに直交するように積層される。

２つの仕切り部材３３と１つの間隔保持部材３４で形成される空間は、給気風路５０または排気風路５１として形成される。給気風路５０と排気風路５１は積層方向に交互に形成される。また、コルゲートシートの折り目が交互に直交して積層されるため、給気風路５０と排気風路５１は直交して形成される。

また、仕切り部材３３は伝熱性及び透湿性を有する素材で形成される。

次に、図３に基づいて処理装置４０の詳細な構成を説明する。図３は実施の形態１における処理装置４０の構成を示すブロック図である。処理装置４０は、室外温度検出部４１、室内温度検出部４２、タイマー４３、記憶部４４、送風機駆動部４５、切替駆動部４６、及び制御部４７を備える。

室外温度検出部４１は、室外温度センサ３５に接続される。
室内温度検出部４２は、室内温度センサ３６に接続される。

送風機駆動部４５は、給気送風機３０と排気送風機３１に接続される。
切替駆動部４６は、切替手段３７に接続される。

制御部４７は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）またはＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）と、ＣＰＵまたはＤＳＰで実行されるソフトウェア等で構成される。

次に、熱交換換気装置１００の動作を説明する。
給気送風機３０は、室外空気を室内へ送風する。排気送風機３１は、室内空気を室外へ送風する。この給気送風機３０と排気送風機３１は回転数を変更することにより送風する風量が変更される。

室内温度センサ３６は、熱交換器３２を通る前の室内空気から室内温度を検出する。
室外温度センサ３５は、熱交換器３２を通る前の室外空気から室外温度を検出する。検出された室内温度及び室外温度は、処理装置４０に送信される。

切替手段３７は、切替板３８の位置が切替わることで、熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える。

熱交換器３２は、給気風路５０へ送風された室外空気と排気風路５１へ送風された室内空気との間で熱交換する。仕切り部材３３が伝熱性及び透湿性を有する素材であるため、排気風路５１を通る室内空気と給気風路５０を通る室外空気との間で熱量及び水分が交換される。これにより、室外空気の温度及び湿度を室内空気の温度及び湿度に近づけて給気することができる。

次に、処理装置４０の動作を説明する。
処理装置４０は、リモコン等から送信された操作信号に基づいて熱交換換気装置１００を動作させる。
室外温度検出部４１は、室外温度Ｔｏを検出する。また、室内温度検出部４２は、室内空気の状態として室内温度Ｔｒを検出する。
タイマー４３は、経過時間をカウントする。

記憶部４４は、検出された室外温度及び室内温度、室内温度検出部４２が温度を検出するために設定された時間間隔Δｔ、並びに閾値を記憶する。室内温度検出部４２は、室内温度Ｔ１を検出してから時間間隔Δｔが経過すると室内温度Ｔ２を検出する。この時間間隔Δｔで検出された室内温度の温度差が、閾値として設定された基準温度差Ｔと比較される。基準温度差Ｔは、正の値として記憶される。

制御部４７は、室外温度Ｔｏと室内温度Ｔｒを比較した結果、または、室内温度Ｔｒの変化量と基準温度差Ｔを比較した結果に基づいて、熱交換換気装置１００の動作を決定する。また、制御部４７は、決定した動作に基づいて送風機駆動部４５と切替駆動部４６に指示を与える。

送風機駆動部４５は、制御部４７が決定した動作に基づいて給気送風機３０と排気送風機３１の駆動、停止及び出力する風量を制御する。
切替駆動部４６は、制御部４７が決定した動作に基づいて切替手段３７を制御する。

次に、図４及び図５に基づいて熱交換換気運転及び普通換気運転について説明する。図４は熱交換換気運転における熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図、図５は普通換気運転における熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図である。

まず、図４に基づいて熱交換換気運転を説明する。熱交換換気運転とは、室外空気を室内空気と熱交換させて室内へ給気する運転である。切替板３８は、筐体１の側面に接して設けられる。つまり切替板３８は、室内吸込口１０から吸込まれた空気が熱交換器３２を迂回するバイパス風路５４を塞ぐ位置に設けられる。これにより、排気風路５１が室内吸込口１０から熱交換器３２を通り室外吹出口１３までを結ぶ熱交換排気風路５２として形成される。つまり熱交換換気運転では、給気風路５０及び排気風路５１に熱交換器３２が含まれる。

熱交換換気運転は、空気調和機４により室内を冷房している場合で、室外温度が室内温度よりも高く、かつ室内温度が空気調和機の設定温度よりも高い場合に実行される。また、室内を暖房している場合で、室外温度が室内温度よりも低く、かつ室内温度が空気調和機の設定温度よりも低い場合に実行される。室外空気は熱交換されて室内空気の温度差を小さくして給気されるため、室内の空調負荷が増大することを抑制する。熱交換換気運転では、給気送風機３０及び排気送風機３１が最大風量よりも少ない設定風量で送風する。この設定風量は、製造者により設定された風量でも良いし、使用者がリモコン等から設定した風量でも良い。

次に、図５に基づいて普通換気運転を説明する。普通換気運転とは、室外空気を室内空気と熱交換させずに室内へ給気する運転である。切替板３８は、風路形成部材１４に接して設けられる。つまり切替板３８は、バイパス風路５４を開放する位置に設けられる。これにより、排気風路５１が室外吸込口１２から熱交換器３２を迂回して室内吹出口１１までを結ぶ普通排気風路５３として形成される。

普通換気運転は、室内を冷房したい場合で、室外温度が室内温度よりも低く、かつ空気調和機４の設定温度が室内温度よりも低い場合に実行される。また、室内を暖房したい場合で、室外温度が室内温度よりも高く、かつ空気調和機４の設定温度が室内温度よりも高い場合に実行される。室外空気は熱交換されずに給気されるため、室外空気によって室内を冷房又は暖房する。普通換気運転では、送風機が送風する風量を最大にして運転することで、室内を冷房又は暖房する能力を高める。また、室外空気によって室内を冷房又は暖房することで室内の空調負荷を小さくするため、熱交換換気装置１００以外の空気調和機を駆動する電力の消費を抑制できる。

次に、図６に基づいて処理装置４０の動作を説明する。図６は実施の形態１に係る処理装置４０で実行する処理を示すフローチャートである。本実施の形態では、冷房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも低くする場合について説明する。

使用者がリモコン等から処理装置４０に熱交換換気装置１００を駆動させる指示を与えると、熱交換換気装置１００は熱交換換気運転を開始する（スタート）。ステップＳ１で制御部４７は、切替駆動部４６に対して切替手段３７を駆動させる指示を与える。制御部４７からの指示を受けると、切替手段３７の駆動部３９が駆動して切替板３８は熱交換排気風路５２を形成する位置に配置さる。この結果、制御部４７は排気風路５１を熱交換排気風路５２に設定する。

ステップＳ１で熱交換排気風路５２に設定されると、ステップＳ２に進む。制御部４７は、送風機駆動部４５に対して、給気送風機３０と排気送風機３１を設定風量で送風させる指示を与える。制御部４７からの指示を受けると、給気送風機３０と排気送風機３１は送風を開始する。この結果、制御部４７は給気送風機３０と排気送風機３１を最大風量よりも少ない風量で送風させる。

以上のステップＳ１とステップＳ２の動作により、熱交換換気運転が開始される。熱交換換気運転では、室外空気は室外吸込口１２から給気され、熱交換器３２を通って室内吹出口１１から室内へ排気される。また、室内空気は室内吸込口１０から給気され、熱交換器３２を通って室外吹出口１３から室外へ排気される。室外空気は室内空気と熱交換されることで室内温度Ｔｒに近い温度まで冷却され、室内へ給気される。

熱交換換気運転を開始すると、ステップＳ３に進み、室外温度検出部４１は室外温度センサ３５から室外温度Ｔｏを検出する。また、室内温度検出部４２は室内温度センサ３６から室内温度Ｔｒを検出する。

ステップＳ３で室外温度Ｔｏと室内温度Ｔｒを検出すると、ステップＳ４に進む。制御部４７は、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも低いか否かを判断する。室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも低い場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）ステップＳ５に進み、制御部４７は、切替駆動部４６に切替手段３７を駆動させる指示を与える。制御部４７からの指示を受けると、切替手段３７は排気風路５１が普通排気風路５３を形成する位置に配置される。この結果、制御部４７は排気風路５１を熱交換排気風路５２から普通排気風路５３に設定する。

ステップＳ４で室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒ以上の場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、ステップＳ１からステップＳ４を繰り返し、熱交換換気運転を継続する。

ステップＳ５で普通排気風路５３に設定されると、ステップＳ６に進み、制御部４７は、送風機駆動部４５に対して、給気送風機３０及び排気送風機３１を最大風量で送風させる指示を与える。最大風量は、熱交換換気運転における設定風量よりも多い風量である。制御部４７からの指示を受けると、給気送風機３０と排気送風機３１は送風を最大風量に切替える。この結果、制御部４７は給気送風機３０と排気送風機３１を最大風量で送風させる。

以上のステップＳ５とステップＳ６の動作により、熱交換換気運転は普通換気運転に切り替わる。普通換気運転では、室外空気は熱交換器３２を通って室内へ排気される。一方、室内空気は熱交換器３２を迂回して室外へ排気される。室外空気は室内空気と熱交換されずに室内に給気されるため、室内温度Ｔｒよりも低い温度の室外空気が給気される。

ステップＳ５及びステップＳ６で普通換気運転に切り替わると、ステップＳ７に進みタイマー４３が経過時間のカウントを開始する。カウントが開始されるとステップＳ８に進み、室内温度Ｔｒ１が第１の室内温度として検出され、記憶部４４に記憶される。

ステップＳ８で室内温度Ｔｒ１が検出されると、ステップＳ９に進み、制御部４７は、タイマー４３のカウントが設定された時間間隔Δｔを経過したか否かを判断する。ステップＳ９で設定された時間間隔Δｔを経過した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０に進み、室内温度Ｔｒ２が第２の室内温度として検出され、記憶部４４に記憶される。

ステップＳ９で設定された時間間隔Δｔを経過していない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、ステップＳ９を繰り返す。

ステップＳ８からステップＳ１０で室内温度Ｔｒ１及びＴｒ２が検出されると、室内温度の時間変化量として温度差Ｔ１−Ｔ２が算出される。ステップＳ１１に進み、制御部４７は検出された室内温度Ｔｒ１から室内温度Ｔｒ２を引いた温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さいか否かを判断する。温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、普通換気運転で運転しても室内温度の変化が小さく室内を冷房する効果が小さい。そのため、ステップＳ１に戻り、制御部４７は、排気風路５１を普通排気風路５３から熱交換排気風路５２に切替える。そして、ステップＳ２に進み、給気送風機３０及び排気送風機３１を設定風量で送風させる。以上の動作により、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。

ステップＳ１１で温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔ以上の場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、普通換気運転により室内温度を低下させることができるため、ステップＳ５に戻り普通換気運転を継続する。

以上のような実施の形態１に係る熱交換換気装置１００によれば、普通換気運転で送風している間に検出された室内温度の温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転へ切り替える。このため、普通換気運転をしているにも関わらず室内温度を低下させる空調効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることが抑制される。
送風機の風量を少なくするためには、送風機へ出力する電力を減らして回転数を低くする。つまり、風量が少ない程送風機を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。熱交換換気運転では普通換気運転で送風する最大風量よりも少ない風量で送風するため、給気送風機３０及び排気送風機３１を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。

また、熱交換器３２は仕切り部材３３が伝熱性及び透湿性を有する素材で形成されるため、熱交換換気運転では室内空気と室外空気との間で熱量及び水分が交換される。このため、室外空気と室内温度の温度差を小さくし、かつ室内湿度を調節して、室外空気を室内へ給気することができる。このように熱交換換気運転では、室内の空調負荷が大きくなることを抑制して換気することができる。空調負荷が抑制されると、エアコン、除湿機または加湿器等の空気調和機を運転させたり、これら空気調和機の出力を大きくすることを抑制できる。したがって、普通換気運転をしているにも関わらず空調効果が小さい場合に熱交換換気運転へ切り替えることで、熱交換換気装置１００以外の空気調和機４を運転するエネルギーの消費を抑制できる。

また、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔ以上の場合には普通換気運転を継続させるため、室内温度を室外温度に近づけることで室内の空調負荷を小さくすることができる。

なお、普通換気運転では給気送風機３０及び排気送風機３１を最大風量で送風するとしたが、これに限らず、熱交換換気運転で送風される風量よりも多い風量であれば良い。

また、ステップＳ１１からステップＳ１へ進み普通排気風路５３から熱交換排気風路５２に切り替わった場合に、ステップＳ２における設定風量で送風するとしたが、普通換気運転で送風される風量よりも小さい風量であれば良く、ステップＳ２における設定風量とは異なる風量で送風しても良い。

また、基準温度差Ｔは、正の値として記憶されるとしたが、負の値として記憶させても良い。基準温度差Ｔを負の値とする場合、ステップＳ１１では温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔより大きいか否かを判断する。

また、記憶部４４は時間間隔Δｔを記憶するものとしたが、室内温度検出部４２が温度を検出するタイミングを特定できれば良く、時刻を記憶しても良い。

また、室内温度センサ３６及び室外温度センサ３５は、筐体１の内部に設けられる構成を示したが、筐体１の外部に設けても良い。

また、切替手段３７は、切替板３８が駆動部により回転するものを示したが、熱交換排気風路５２と普通排気風路５３を切り替えるものであれば良く、構成は限定されない。図７及び図８に実施の形態１の変形例を示す。図７は熱交換換気運転における熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図、図８は普通換気運転における熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図である。変形例では、切替手段３７が上下に移動可能な構成である。図７に示す熱交換換気運転の場合、切替手段３７は、普通換気運転の場合よりも筐体１の下方側に設けられる。つまり、バイパス風路５４を塞ぐ位置に設けられる。一方、図８に示すの普通換気運転の場合、切替手段３７は、筐体１の上方側に設けられる。つまり、バイパス風路５４を開放する位置に設けられる。

また、普通換気運転では排気風路５１を熱交換排気風路５２又は普通排気風路５３へ切り替えるものとしたが、給気風路５０及び排気風路５１の少なくとも一方が熱交換器３２を迂回すればよく、図９に記載するように給気風路５０を切り替えてもよい。図９は切替手段３７が給気風路５０を切り替える場合における熱交換換気装置１００の概略構成を示す構成図である。切替板３８がバイパス風路５４を塞ぐ位置に設けられる場合、給気風路５０が室外吸込口１２から熱交換器３２を通り室内吹出口１１までを結ぶ熱交換給気風路として形成される。切替板３８がバイパス風路５４を開放する位置に設けられる場合、給気風路５０は室内吸込口１０から熱交換器３２を迂回して室外吹出口１３までを結ぶ普通給気風路として形成される。

また、給気送風機３０と排気送風機３１が同じ風量で送風するものとしたが、給気送風機３０と排気送風機３１の設定風量を異なる風量に設定しても良い。温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔより小さい場合に、少なくとも１つの送風機の風量を少なくすれば、送風機を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。

また、室内空気の状態の時間変化量として、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２を用いるものとしたが、これに限らず、温度変化率も用いてもよい。温度変化率は、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２を、室内温度Ｔｒ１を検出してから室内温度Ｔｒ２を検出するまでの時間で割った値である。この場合、記憶部４４は閾値として基準温度変化率が記憶される。

実施の形態２．
実施の形態１では、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合に、普通排気風路５３から熱交換排気風路５２へ切り替えるものであったが、実施の形態２では、排気風路５１は切り替えず、送風機の風量を少なくするものである。図１０に基づいて実施の形態２に係る熱交換換気装置１００の処理装置４０の動作を説明する。図１０は実施の形態２に係る処理装置４０で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。

ステップＳ１１で温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、制御部４７は給気送風機３０及び排気送風機３１を設定風量で送風させる。その後、ステップＳ３からステップＳ１１を繰り返す。

以上のような実施の形態２に係る熱交換換気装置１００によれば、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合に、給気送風機３０及び排気送風機３１は設定風量で送風する。普通排気風路５３が形成された状態で、風量を少なくするため、室外空気を室内に給気しながら、給気送風機３０及び排気送風機３１を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
また、実施の形態１のように普通排気風路５３から熱交換排気風路５２に切り替える場合に比べて、切替手段３７を動作させる回数が少ないため、部品が劣化することを抑制できる。また、切替手段３７を駆動するエネルギーの消費を抑制できる。

実施の形態３．
実施の形態１では、給気送風機３０及び排気送風機３１は、熱交換換気運転と普通換気運転とで異なる風量で送風するものであったが、実施の形態３では、同じ風量で送風するものである。図１１に基づいて実施の形態３に係る熱交換換気装置１００の処理装置４０の動作を説明する。図１１は実施の形態３に係る処理装置４０で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。

ステップＳ１で熱交換排気風路５２に設定されると、ステップＳ１２に進み、給気送風機３０と排気送風機３１を設定風量で送風させる。これより、熱交換換気運転が開始される。
その後、ステップＳ４で室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも低い場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、排気風路５１は普通排気風路５３に設定される。普通換気運転で送風される風量は熱交換換気運転で送風される風量と同じ設定風量である。以上の動作により熱交換換気運転から普通換気運転に切り替わる。

以上のような実施の形態３に係る熱交換換気装置１００によれば、普通換気運転で送風される風量は熱交換換気運転で送風される風量と同じである。そのため、実施の形態１のように熱交換換気運転では普通換気運転よりも換気量を少なくすることがない。このため、熱交換換気運転する場合に、換気能力が低下することなく空調負荷が大きくなることを抑制できる。

実施の形態４．
実施の形態１では、熱交換換気装置１００を運転している間は給気送風機３０及び排気送風機３１を駆動させていたが、実施の形態４では、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合に、給気送風機３０及び排気送風機３１を停止させるものである。図１２に基づいて実施の形態４に係る熱交換換気装置１００の処理装置４０の動作を説明する。図１２は実施の形態４に係る処理装置４０で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態４では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。

熱交換換気装置１００には、夜間等の室内に人が在席していない間や在席人数が少ない場合に、自動で普通換気運転を開始または停止する夜間モードがある。夜間モードは、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも低い場合に普通換気運転を行うことで、室内温度が室外温度よりも高くなることを抑制するものである。そのため、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒ以上の場合には給気送風機３０及び排気送風機３１を停止させて、普通換気運転及び熱交換換気運転は行わない。夜間モードで運転することで室内を空調することができるため、熱交換換気装置１００以外の空気調和機を運転する必要がない。

熱交換換気装置１００における夜間モードでは、普通換気運転で送風している間に検出された温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔ以上の場合には普通換気運転を継続する。一方、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合には、普通換気運転を停止する。

ステップＳ１１で温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進み、制御部４７は給気送風機３０及び排気送風機３１を停止させる。給気送風機３０及び排気送風機３１を停止させるとタイマー４３が経過時間のカウントを開始してステップＳ１７に進み、制御部４７は設定時間が経過したか否かを判断する。設定時間が経過した場合（ステップＳ１７：Ｙｅｓ）ステップＳ３に戻り、ステップＳ３からステップＳ１７を繰り返す。

ステップＳ１４で給気送風機３０及び排気送風機３１が停止するため、普通換気運転が停止する。熱交換換気装置１００は、普通換気運転が停止している間でも所定の時間間隔Δｔで室外温度Ｔｏと室内温度Ｔｒを検出する。そのため、ステップＳ４で室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも低い場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、再び普通換気運転を開始する。

以上のような実施の形態４に係る熱交換換気装置１００によれば、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔよりも低い場合に、給気送風機３０及び排気送風機３１を停止する。普通換気運転をしているにも関わらず室内温度を低下させる空調効果が小さい場合に、換気運転が継続されることが抑制されるため、給気送風機３０及び排気送風機３１を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
また、温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔ以上の場合、または室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも小さい場合に、普通換気運転を行う。普通換気運転を行うため、室内温度が室外温度よりも高くなることが抑制される。室内温度が高くなることが抑制されると、夜間モード終了後に空気調和機４を運転させたり、空気調和機４の出力を大きくすることを抑制できる。したがって、熱交換換気装置１００以外の空気調和機４を運転するエネルギーの消費を抑制できる。

実施の形態５．
実施の形態１では、冷房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも低くしたい場合における熱交換換気装置１００の動作について説明したが、実施の形態５では、暖房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも高くしたい場合における熱交換換気装置１００の動作について説明する。図１３に基づいて実施の形態５に係る熱交換換気装置１００の処理装置４０の動作を説明する。図１３は実施の形態５に係る処理装置４０で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態５では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。

熱交換換気運転は、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒ以下の場合に行われる。室外空気は熱交換されることで室内空気の温度に近い温度まで暖房され、室内へ給気される。
普通換気運転は、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも高い場合に行われる。室外空気は熱交換されずに室内に給気されるため、室内温度Ｔｒよりも高い温度の室外空気が給気される。

熱交換換気運転が開始されて、ステップＳ３で室外温度Ｔｏと室内温度Ｔｒが検出されると、ステップＳ１５に進む。ステップＳ１５では、室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも大きいか否かを判断する。ステップＳ１５で室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒよりも大きい場合（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、制御部４７は排気風路５１を普通排気風路５３に設定する。

ステップＳ１５で室外温度Ｔｏが室内温度Ｔｒ以下の場合（ステップＳ１５：Ｎｏ）、ステップＳ１からステップＳ１５を繰り返し、熱交換換気運転を継続する。

ステップＳ５で普通排気風路５３に設定されると、ステップＳ６に進み、制御部４７は給気送風機３０と排気送風機３１を最大風量で送風させる。これにより、熱交換換気装置１００は熱交換換気運転から普通換気運転に切り替わる。

普通換気運転に切り替わり、ステップＳ７からステップＳ１０で室内温度Ｔｒ１及び室内温度Ｔｒ２を検出すると、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６では、制御部４７が温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔよりも小さいか否かを判断する。温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔよりも小さい場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、普通換気運転をおこなっても室内温度の変化が小さく室内を暖房する効果が小さい。そのため、ステップＳ１に戻り、排気風路５１を普通排気風路５３から熱交換排気風路５２に設定する。また、ステップＳ２に進み、制御部４７は給気送風機３０及び排気送風機３１を最大風量よりも少ない設定風量で送風させる。したがって、温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。

ステップＳ１６で温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔ以上の場合（ステップＳ１６：Ｎｏ）、普通換気運転により室内温度を上昇させることができるため、ステップＳ５に戻り普通換気運転を継続する。

以上のような実施の形態５に係る熱交換換気装置１００によれば、普通換気運転で送風している間に検出された室内温度の温度差Ｔｒ２−Ｔｒ１が基準温度差Ｔよりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転に切り替える。このため、普通換気運転をしているにも関わらず室内を暖房する効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることを抑制できる。

熱交換換気運転では普通換気運転で送風する最大風量よりも少ない風量で送風するため、給気送風機３０及び排気送風機３１を運転するエネルギーの消費を抑制できる。

なお、基準温度差Ｔは、負の値として記憶させても良い。基準温度差Ｔを負の値とする場合、ステップＳ１６では温度差Ｔｒ１−Ｔｒ２が基準温度差Ｔより大きいか否かを判断する。

また、実施の形態５の動作と実施の形態２から４に示す動作を組み合わせてもよい。具体的には、実施の形態２から４のステップＳ４及びステップＳ１１をそれぞれ実施の形態５のステップＳ１５及びステップＳ１６に切替えてもよい。これにより、実施の形態２から４の動作を、暖房運転中に換気を行う場合に適用することができる。

実施の形態６．
実施の形態１では、室外温度Ｔｏ及び室内温度Ｔｒに基づいて動作するものであったが、実施の形態６では、室外エンタルピーＨｏ及び室内エンタルピーＨｒに基づいて動作するものである。実施の形態６では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。

熱交換換気装置１００は、室内温度センサ３６の代わりに室内温湿度センサ６０を備え、室外温度センサ３５の代わりに室外温湿度センサ６１を備える。
室内温湿度センサ６０は、熱交換器３２を通る前の室内空気から室内温度及び室内湿度を検知する。
室外温湿度センサ６１は、熱交換器３２を通る前の室外空気から室外温度及び室外湿度を検知する。

次に、図１４に基づいて処理装置７０の構成を説明する。図１４は実施の形態６に係る処理装置７０の構成を示すブロック図である。処理装置７０は、室外湿度検出部７１、室内湿度検出部７２、及び演算部７３を備える。

室外湿度検出部７１は、室外温湿度センサ６１に接続されており、室外湿度を検出する。室内湿度検出部７２は、室内温湿度センサ６０に接続されており、室内湿度を検出する。

演算部７３は、検出された温度と湿度からエンタルピーを演算する。具体的には、室外温度Ｔｏ及び室外湿度Ｍｏから室外エンタルピーＨｏを演算する。また、室内温度Ｔｒ及び室内湿度Ｍｒから室内空気の状態として室内エンタルピーＨｒを演算する。

記憶部４４は、演算された室内エンタルピーＨｒ、室外エンタルピーＨｏ、及び設定された閾値を記憶する。閾値としては基準エンタルピーＨが記憶される。時間間隔Δｔで検出された室内エンタルピーＨｒのエンタルピー差が、基準エンタルピーＨと比較される。

制御部４７は、室外エンタルピーＨｏと室内エンタルピーＨｒを比較した結果、または、室内エンタルピーＨｒの変化量と基準エンタルピーＨを比較した結果に基づいて、熱交換換気装置１００の動作を決定する。

次に、図１５に基づいて処理装置７０の動作を説明する。図１５は実施の形態６に係る処理装置７０で実行する処理を示すフローチャートである。

ステップＳ１及びステップＳ２で熱交換換気運転が開始されると、ステップＳ２１に進み、制御部４７は室内温度Ｔｒ及び室内湿度Ｍｒを検出する。また、ステップＳ２２に進み、室外温度Ｔｏと室外湿度Ｍｏを検出する。

温度及び湿度を検出するとステップＳ２３に進む。演算部７３は室内エンタルピーＨｒと室外エンタルピーＨｏを演算する。ステップＳ２４に進み、制御部４７は、室外エンタルピーＨｏが室内エンタルピーＨｒよりも小さいか否かを判断する。ステップＳ２４で室外エンタルピーＨｏが室内エンタルピーＨｒよりも小さい場合（ステップＳ２４：Ｙｅｓ）、ステップＳ５に進み、制御部４７は排気風路５１を普通排気風路５３に設定する。

ステップＳ２４で室外エンタルピーＨｏが室内エンタルピーＨｒ以上の場合（ステップＳ２４：Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻り熱交換換気運転を継続する。

ステップＳ５で普通排気風路５３に設定されると、ステップＳ６及びステップＳ７を経て、ステップＳ２５に進む。ステップＳ２５では、室内温度Ｔｒ１が第１の室内温度として検出され、記憶部４４に記憶される。また、室内湿度Ｍｒ１が第１の室内湿度として検出され、記憶部４４に記憶される。

室内温度Ｔｒ１及び室内湿度Ｍｒ１が検出されてから設定された時間間隔Δｔを経過した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２６に進み、室内温度Ｔｒ２が第２の室内温度として検出され、記憶部４４に記憶される。また、室内湿度Ｍｒ２が第２の室内湿度として検出され、記憶部４４に記憶される。

温度及び湿度を検出すると、ステップＳ２７に進み、演算部７３は室内温度Ｔｒ１及び室内湿度Ｍｒ１から第１の室内エンタルピーＨｒ１を演算する。また、室内温度Ｔｒ２及び室内湿度Ｍｒ２から第２の室内エンタルピーＨｒ２を演算する。

ステップＳ２７でエンタルピーが演算されると、制御部４７は室内エンタルピーＨｒの時間変化量として、室内エンタルピーＨｒ１から室内エンタルピーＨｒ２を引いたエンタルピー差Ｈｒ１−Ｈｒ２を算出する。ステップＳ２８に進み、算出されたエンタルピー差Ｈｒ１−Ｈｒ２が基準エンタルピーＨよりも小さいか否かを判断する。エンタルピー差Ｈｒ１−Ｈｒ２が基準エンタルピーＨよりも小さい場合（ステップＳ２８：Ｙｅｓ）、ステップＳ１に戻り、排気風路５１を普通排気風路５３から熱交換排気風路５２に切替える。また、ステップＳ２に進み、給気送風機３０及び排気送風機３１を最大風量よりも少ない設定風量で送風させる。以上の動作により、エンタルピー差Ｈｒ１−Ｈｒ２が基準エンタルピーＨよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。

エンタルピー差Ｈｒ１−Ｈｒ２が基準エンタルピーＨ以上の場合（ステップＳ２８：Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り普通換気運転を継続する。

以上のような実施の形態６に係る熱交換換気装置１００によれば、室外エンタルピーＨｏ及び室内エンタルピーＨｒに基づいて動作する。具体的には、室外エンタルピーＨｏが室内エンタルピーＨｒよりも小さい場合、熱交換換気運転から普通換気運転に切り替える。エンタルピーは、検出された温度及び湿度から演算される値であるため、温度及び湿度を比較して熱交換換気装置１００の動作を決定することができる。そのため、普通換気運転をしているにも関わらず空調効果が小さい場合、または湿度を調節する効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることを抑制することができる。

なお、温度及び湿度を検知する手段として、室外温湿度センサ６１及び室内温湿度センサ６０を用いるものとしたが、温度及び湿度を検知できればよく、温度センサと湿度センサを別々に設けてもよい。
また、演算部７３は、記憶部４４に記憶された温度及び湿度からエンタルピーを演算するとしたが、温度及び湿度を検出した場合にエンタルピーを演算して記憶部４４に記憶してもよい。
また、基準エンタルピーＨは、正の値として記憶されるとしたが、負の値として記憶させても良い。基準エンタルピーＨを負の値とする場合、ステップＳ２８ではエンタルピー差Ｈｒ２−Ｈｒ１が基準エンタルピーＨより大きいか否かを判断する。

また、実施の形態１から６では熱交換換気運転又は普通換気運転が開始されるとすぐに室外温度Ｔｏと室内温度Ｔｒを検出するものとしたが、熱交換換気運転が開始されてから所定時間の経過後に室内温度Ｔｒ又は室内湿度Ｍｒを検出してもよい。所定時間の間は運転が切り替わることがないため、普通換気運転により室内空気の状態を変化させる効果が小さい場合に、すぐに普通換気運転に切り替わることを抑制できる。

本発明に係る熱交換換気装置１００は、家庭用、業務用等の熱交換換気装置として広く利用することができる。

１ 筐体、２ 天井、３ 床面、４ 空気調和機、１０ 室内吸込口、１１ 室内吹出口、１２ 室外吸込口、１３ 室外吹出口、１４ 風路形成部材、２０ 室内吸込ダクト、２１ 室内吹出ダクト、２２ 室外吸込ダクト、２３ 室外吹出ダクト、３０ 給気送風機、３１ 排気送風機、３２ 熱交換器、３３ 仕切り部材、３４ 間隔保持部材、３５
室外温度センサ、３６ 室内温度センサ、３７ 切替手段、３８ 切替板、３９ 駆動部、４０、７０ 処理装置、４１ 室外温度検出部、４２ 室内温度検出部、４３ タイマー、４４ 記憶部、４５ 送風機駆動部、４６ 切替駆動部、４７ 制御部、５０ 給気風路、５１ 排気風路、５２ 熱交換排気風路、５３ 普通排気風路、５４ バイパス風路、６０ 室内温湿度センサ、６１ 室外温湿度センサ、７１ 室外湿度検出部、７２
室内湿度検出部、７３ 演算部、１００ 熱交換換気装置

Claims (8)

1. 室外吸込口と室内吹出口とを結ぶ給気風路と、室内吸込口と室外吹出口とを結ぶ排気風路とが形成される筐体と、
   室外空気を室内へ送風する給気送風機と、
   室内空気を室外へ送風する排気送風機と、
   前記室内へ送風される前記室外空気と前記室外へ送風される前記室内空気との間で熱交換する熱交換器と、
   前記給気風路及び前記排気風路に前記熱交換器が含まれる熱交換換気運転と、前記給気風路及び前記排気風路の少なくとも一方が前記熱交換器を迂回する普通換気運転とを切り替える切替手段と、
   前記普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、前記切替手段により前記普通換気運転から前記熱交換換気運転に切り替える制御部と
   を備える熱交換換気装置。
2. 前記制御部は、前記時間変化量が、第１の室内温度と、前記第１の室内温度を検出してから設定された時間が経過した後に検出した第２の室内温度との温度差として検出され、前記閾値が基準温度差として設定されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記制御部は、前記時間変化量が、第１の室内温度と、前記第１の室内温度を検出してから設定された時間が経過した後に検出した第２の室内温度との温度変化率として検出され、前記閾値が基準温度変化率として設定されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
4. 前記制御部は、室外温度が室内温度よりも小さい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換換気装置。
5. 前記制御部は、室外温度が室内温度より大きい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の熱交換換気装置。
6. 前記制御部は、前記時間変化量が、室内温度及び室内湿度から演算された室内エンタルピーとして検出され、前記閾値が基準エンタルピーとして設定されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
7. 前記制御部は、室外温度及び室外湿度から演算された室外エンタルピーが前記室内エンタルピーよりも小さい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項６に記載の熱交換換気装置。
8. 前記制御部は、室外温度及び室外湿度から演算された室外エンタルピーが前記室内エンタルピーよりも大きい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項６に記載の熱交換換気装置。

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