JP7433465B2

JP7433465B2 - 換気装置

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Publication number: JP7433465B2
Application number: JP2022556347A
Authority: JP
Inventors: 康敬落合
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-10-23
Also published as: JPWO2022085177A1; WO2022085177A1

Description

本開示は、全熱交換器を備えた換気装置に関するものである。

従来、全熱交換器の結露を防止する換気装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１は、給気用モータを備えた給気用ファンと、排気用モータを備えた排気用ファンと、室内の空気と屋外の空気を換気する際に熱交換するための全熱交換器と、給気送風経路において熱交換素子の給気入口側に設けられた温度検知手段と、排気送風経路において熱交換素子の排気入口側に設けられた湿度検知手段と、を備え、温度検知手段が検知した温度と湿度検知手段が検知した湿度とに応じて給気用モータと排気用モータとの回転数を減少させ、給気風量と排気風量とを低下させることで全熱交換器の排気側出口部に発生する結露を防止している。また、特許文献１では、全熱交換器の室外空気吸込側および室内空気吸込側にそれぞれ空気清浄用のフィルタが設けられている。

特開２０１６－６５６９２号公報

特許文献１は、全熱交換器の結露を防止することはできるが、結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、それら異常が発生したことを検知することができないという課題があった。

本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、それら異常が発生したことを検知することができる換気装置を提供することを目的としている。

本開示に係る換気装置は、給気口から吹き出される空気が通過する給気路および排気口から吹き出される空気が通過する排気路が形成されたケーシングと、前記ケーシング内に配置され、前記給気路を流れる空気と前記排気路を流れる空気とで熱交換させる全熱交換器と、前記給気路の入口側の空気温度を検知する第一温度センサと、前記給気路の出口側の空気温度を検知する第二温度センサと、前記排気路の入口側の空気温度を検知する第三温度センサと、前記第一温度センサ、前記第二温度センサ、および、前記第三温度センサが検知した各空気温度に基づいて算出された前記全熱交換器の温度効率が基準値より大きい場合は異常が発生していると判定する制御装置と、前記給気路に空気を流す給気ファンと、前記排気路に空気を流す排気ファンと、を備え、前記制御装置は、前記給気ファンおよび前記排気ファンの両方を動作させる通常運転時において、前記異常が発生していると判定したら、前記給気ファンおよび前記排気ファンのうちどちらか一方を停止させる乾燥運転を行うものである。

結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、第一温度センサ、第二温度センサ、および、第三温度センサが検知した各空気温度に基づいて算出された全熱交換器の温度効率が基準値より大きくなる。そこで、本開示に係る換気装置によれば、上記の温度効率が基準値より大きい場合は異常が発生していると判定することで、結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、それら異常が発生したことを検知することができる。

実施の形態１に係る換気装置の構成を示す上面模式図である。実施の形態１に係る換気装置の構成を示す側面模式図である。実施の形態１に係る全熱交換器が正常状態での外気温度が室内温度よりも高い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。実施の形態１に係る全熱交換器が正常状態での外気温度が室内温度よりも低い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。実施の形態１に係る全熱交換器が結露あるいは結氷もしくは風量低下状態での外気温度が室内温度よりも高い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。実施の形態１に係る全熱交換器が結露あるいは結氷もしくは風量低下状態での外気温度が室内温度よりも低い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。実施の形態１に係る結露あるいは結氷発生時の全熱交換器の温度効率の変化を示す図である。実施の形態１に係る風量低下発生時の全熱交換器の温度効率の変化を示す図である。実施の形態１に係る換気装置の異常要因を特定する制御フローを示す図である。実施の形態２に係る換気装置の冷媒回路図である。実施の形態２に係る換気装置の構成を示す側面模式図である。実施の形態２に係る換気装置の異常要因を特定する制御フローを示す図である。実施の形態２に係る換気装置の変形例の構成を示す側面模式図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る換気装置１の構成を示す上面模式図である。図２は、実施の形態１に係る換気装置１の構成を示す側面模式図である。

図１および図２に示すように、実施の形態１に係る換気装置１は、ケーシング１０と、給気ファン１１と、給気ファンモータ１２と、排気ファン１３と、排気ファンモータ１４と、全熱交換器２０と、給気フィルタ４１と、排気フィルタ４２とを備えている。さらに、換気装置１は、外気温度センサ（以下、第一温度センサとも称する）５１と、給気温度センサ（以下、第二温度センサとも称する）５２と、室内空気温度センサ（以下、第三温度センサとも称する）５３と、排気温度センサ５４と、制御装置３０とを備えている。

ケーシング１０は、換気装置１の外郭を構成するものであり、内部に外気（ＯＡ）を取り込む外気口１０ａと、室外に排気（ＥＡ）を排出する排気口１０ｂと、内部に還気（ＲＡ）を取り込む還気口１０ｃと、室内に給気（ＳＡ）を供給する給気口１０ｄとを備えている。また、ケーシング１０の内部には、外気口１０ａから取り込まれて給気口１０ｄから吹き出される空気が通過する給気路１０ａｄと、還気口１０ｃから取り込まれて排気口１０ｂから吹き出される空気が通過する排気路１０ｂｃとが形成されている。なお、以下において還気を室内空気とも称する。

全熱交換器２０は、例えば紙でできており、給気路１０ａｄを流れる空気と排気路１０ｂｃを流れる空気とで、顕熱および潜熱を交換、つまり全熱交換させるものである。

給気フィルタ４１および排気フィルタ４２は、それぞれ全熱交換器２０に設けられ、ゴミあるいはほこりなどが全熱交換器２０に付着しないようそれらを取り除くものである。給気フィルタ４１は、全熱交換器２０において給気路１０ａｄの風上側となる位置に設けられており、排気フィルタ４２は、全熱交換器２０において排気路１０ｂｃの風上側となる位置に設けられている。

給気ファンモータ１２は給気ファン１１を動作させるものであり、排気ファンモータ１４は排気ファン１３を動作させるものである。給気ファンモータ１２および排気ファンモータ１４は、回転数固定で制御されるようにしてもよいし、回転数を段階的に変更して制御されるようにしてもよい。

給気ファン１１は、外気口１０ａから外気（ＯＡ）をケーシング１０内の給気路１０ａｄに取り込んで、全熱交換器２０で全熱交換させた後、給気口１０ｄから給気（ＳＡ）として空調対象空間である室内に供給するものである。排気ファン１３は、還気口１０ｃから還気（ＲＡ）をケーシング１０内の排気路１０ｂｃに取り込んで、全熱交換器２０で全熱交換させた後、排気口１０ｂから排気（ＥＡ）として室外に排出するものである。

外気温度センサ５１は、例えばケーシング１０の外気口１０ａ付近に設けられ、給気路１０ａｄの入口側の空気温度、つまり外気温度を検知するものである。給気温度センサ５２は、例えばケーシング１０の給気口１０ｄ付近に設けられ、給気路１０ａｄの出口側の空気温度、つまり給気温度を検知するものである。室内空気温度センサ５３は、例えばケーシング１０の還気口１０ｃ付近に設けられ、排気路１０ｂｃの入口側の空気温度、つまり室内温度を検知するものである。排気温度センサ５４は、例えばケーシング１０の排気口１０ｂ付近に設けられ、排気路１０ｂｃの出口側の空気温度、つまり排気温度を検知するものである。これらの各温度センサは、例えばサーミスタで構成されている。

制御装置３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏポートなどを備えたマイクロコンピュータを有している。制御装置３０は、各温度センサからの検知信号、および不図示の操作部からの操作信号などに基づき、給気ファンモータ１２および排気ファンモータ１４を含む換気装置１全体の動作を制御する。なお、制御装置３０は、換気装置１に設けられていてもよいし、換気装置１とは別体として設けられ、通信で換気装置１を制御するような構成でもよい。

また、制御装置３０は、換気装置１の異常検知、給気ファン１１および排気ファン１３の制御、および、異常個所特定に関わる機能ブロックとして、記憶部３１、抽出部３２、演算部３３、比較部３４、判定部３５、制御部３６、および、報知部３７を備えている。

記憶部３１は、各温度センサで検知された温度に関するデータを記憶するように構成されている。これらのデータは、換気装置１の運転中に定期的に取得される。また、記憶部３１には、異常判定に必要な各種データが記憶されている。

抽出部３２は、記憶部３１に記憶されたデータの中から、異常判定に必要となるデータを抽出するように構成されている。

演算部３３は、抽出部３２で抽出されたデータに基づき、必要な演算を行うように構成されている。

比較部３４は、演算部３３での演算により得られた値と閾値との比較、または演算部３３での演算により得られた値同士の比較を行うように構成されている。

判定部３５は、比較部３４での比較結果に基づき、換気装置１について異常判定を行うように構成されている。

制御部３６は、判定部３５の結果に基づき、乾燥運転および通常換気運転などの各運転モードに応じて、給気ファン１１および排気ファン１３を制御するものである。

報知部３７は、制御部３６で制御されている運転モードを表示する部分と、判定部３５の結果に基づき結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常などの異常内容を表示する部分と、で構成されている。

なお、報知部３７は、制御装置３０に設けられていてもよいし、制御装置３０とは別体として設けられ、例えば遠隔のＰＣなどで構成されていてもよい。制御装置３０とは別体となる場合は、報知部３７は制御装置３０からの指令により、換気装置１の運転モードおよび異常内容などを報知するように構成されている。報知部３７は、情報を視覚的に報知する表示部、および、情報を聴覚的に報知する音声出力部のうち、少なくとも一方を有している。

次に、図３および図４を用いて、換気装置１の給気および排気の温度変化を説明する。

図３は、実施の形態１に係る全熱交換器２０が正常状態での外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも高い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。

図３から分かるように、給気路１１ａｄから温度の高い外気が、排気路１１ｂｃから温度の低い室内空気が、それぞれ全熱交換器２０に供給され、外気と室内空気とで全熱交換を行う。その後、外気は温度が低下した給気として室内に供給され、室内空気は温度が上昇した排気として屋外に排出される。

ここで、全熱交換器２０の性能を示す指標として、外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも高い場合（Ｔ_ＯＡ＞Ｔ_ＲＡ）の正常時の温度効率ηcは、下記となる。

図４は、実施の形態１に係る全熱交換器２０が正常状態での外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも低い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。

図４から分かるように、給気路１１ａｄから温度の低い外気が、排気路１１ｂｃから温度の高い室内空気が、それぞれ全熱交換器２０に供給され、外気と室内空気とで全熱交換を行う。その後、外気は温度が上昇した給気として室内に供給され、室内空気は温度が低下した排気として屋外に排出される。

ここで、全熱交換器２０の性能を示す指標として、外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも低い場合（Ｔ_ＯＡ＜Ｔ_ＲＡ）の正常時の温度効率ηhは、下記となる。

［換気装置の異常について］
次に、実施の形態１に係る換気装置１の異常について説明する。

換気装置１の異常として、結露あるいは結氷による異常とフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常とがあり、これら異常について詳細に説明する。

まず、結露および結氷について説明する。結露は全熱交換器２０で全熱交換する外気と室内空気とにおいて、温度が高い側の空気が冷やされ、露点温度まで下がり、空気中の水分が全熱交換器２０の表面に析出することである。そして、結氷は、全熱交換器２０内で空気中の水分が結露した後に凍結し、風路を閉塞するまで氷塊が成長することである。この結露あるいは結氷が発生すると、換気装置１の内部からの水滴の落下、つまり露垂れなどが発生してクレームの要因になるほか、全熱交換器２０の表面にカビまたは菌が繁殖し、不衛生な状態となる。また、この結露が全熱交換器２０の劣化を引き起こす要因にもなっている。

結露あるいは結氷が発生すると、上記のように全熱交換器２０が濡れる。通常、全熱交換器２０の熱伝導率は、その主な構成部材である紙の熱伝導率０．０６［Ｗ／（ｍｋ）］程度である。しかし、全熱交換器２０が濡れると、その熱伝導率は水の熱伝導率０．６［Ｗ／（ｍｋ）］に近くなることから、温度効率が向上する、つまり温度効率ηの値が高くなる。

次に、風量低下について説明する。フィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下は、給気フィルタ４１および排気フィルタ４２にゴミあるいはほこりなどが溜まり発生するものである。風量低下が生じると必要な換気量が室内に供給できないため、従来では定期的にフィルタ清掃などを行い、必要な換気量を確保できるようにしていた。ただ、現状一定期間が経ったらフィルタ清掃を行っており、フィルタの状態で風量低下を検知するものはなかった。

フィルタ目詰まりなどによって温度の高い側の風量が低下すると、相対的に温度の低い側の風量が増加することから、全熱交換器２０で温度の高い空気が温度の低い空気と熱交換しやすくなり、高温空気が低温空気に近づく。よって、全熱交換器２０での温度効率が向上する、つまり温度効率ηの値が高くなる。

図５および図６を用いて、結露あるいは結氷もしくは風量低下が発生した場合の換気装置１の給気および排気の温度の変化を説明する。

図５は、実施の形態１に係る全熱交換器２０が結露あるいは結氷もしくは風量低下状態での外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも高い場合の給気および排気の温度変化を示す図である。

図５から分かるように、給気路１１ａｄから温度の高い外気が、排気路１１ｂｃから温度の低い室内空気が、それぞれ全熱交換器２０に供給され、外気と室内空気とで全熱交換を行う。その後、外気は温度が低下した給気として室内に供給され、室内空気は温度が上昇した排気として屋外に排出されるが、結露あるいは結氷もしくは風量低下により全熱交換器２０の熱交換性能が向上する。そのため、異常時（太点線）の給気温度Ｔ’_ＳＡは正常時(細点線)の給気温度Ｔ_ＳＡよりも低下することが分かる。

ここで、全熱交換器２０の性能を示す指標として、外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも高い場合（Ｔ_ＯＡ＞Ｔ_ＲＡ）の異常時の温度効率ηc’は、下記となる。

図６は、実施の形態１に係る全熱交換器２０が結露あるいは結氷もしくは風量低下状態での外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも低い場合（Ｔ_ＯＡ＜Ｔ_ＲＡ）の給気および排気の温度変化を示す図である。

図６から分かるように、給気路１１ａｄから温度の低い外気が、排気路１１ｂｃから温度の高い室内空気が、それぞれ全熱交換器２０に供給され、外気と室内空気とで全熱交換を行う。その後、外気は温度が上昇した給気として室内に供給され、室内空気は温度が低下した排気として屋外に排出されるが、結露あるいは結氷もしくは風量低下により全熱交換器２０の熱交換性能が向上する。そのため、異常時（太点線）の給気温度Ｔ’_ＳＡは正常時(細点線)の給気温度Ｔ_ＳＡよりも上昇することが分かる。

ここで、全熱交換器２０の性能を示す指標として、外気温度Ｔ_ＯＡが室内温度Ｔ_ＲＡよりも低い場合（Ｔ_ＯＡ＜Ｔ_ＲＡ）の異常時の温度効率ηh’は、下記となる。

［換気装置の異常検知方法について］
以上のように、正常時と異常時とで温度効率ηの値に差異があり、結露あるいは結氷もしくは風量低下状態では温度効率ηの値が正常時に比べて高くなるということが分かる。よって、この温度効率ηの値を用いてまずは正常状態か異常状態かの特定が行われる。

また、結露あるいは結氷が疑われる温度効率ηがあらかじめ設定された基準値ηstよりも大きくなる場合には、露垂れ、カビ、および、菌の発生を抑制するため、結露あるいは結氷している全熱交換器２０を乾かすことが望ましい。よって、その場合には全熱交換器２０を乾燥させる乾燥運転が行われる。ここで、乾燥運転は、給気ファン１１および排気ファン１３のうちどちらか一方を停止させ、全熱交換器２０を乾燥させる運転である。それに対し、通常運転は、給気ファン１１および排気ファン１３の両方を動作させる運転である。

この乾燥運転を用いて、結露あるいは結氷による異常かフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常かの異常要因の特定が行われる。

結露あるいは結氷による異常か風量低下による異常かの異常要因の特定については、乾燥運転で全熱交換器２０を乾かす際の温度効率ηの変化と、乾燥運転後に通常運転に戻してからの温度効率ηの変化と、のうち少なくともいずれか一方から行われる。

図７および図８を用いて、結露あるいは結氷による異常と風量低下による異常との違いを説明する。

図７は、実施の形態１に係る結露あるいは結氷発生時の全熱交換器２０の温度効率ηの変化を示す図である。図８は、実施の形態１に係る風量低下発生時の全熱交換器２０の温度効率ηの変化を示す図である。なお、図７および図８は、いずれも通常運転中にｔ１で異常と判定され、その後ｔ１～ｔ３で乾燥運転が行われ、ｔ３以降は通常運転が行われた場合の時間（横軸）に対する温度効率η（縦軸）の変化を示している。また、図７および図８中のη１は、換気装置１が正常時の温度効率である。また、図７および図８中のη２は、換気装置１に異常が発生したのか判定を行う際に用いられる温度効率である。また、図７および図８中のη３は、換気装置１が異常時に結露あるいは結氷による異常およびフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常のうちどちらの異常が発生したのか判定を行う際に用いられる温度効率である。

まず、乾燥運転で全熱交換器２０を乾かす際の結露あるいは結氷発生時と風量低下発生時との違いについて説明する。

結露あるいは結氷発生時は、図７に示すように、水の熱容量分および蒸発潜熱分、温度が低下するため、温度効率η＝０（＝η３）、つまり全熱交換器２０に入る空気と全熱交換器２０から出ていく空気との温度差が０となるまでに、ｔ１～ｔ３の時間がかかる。それに対し、風量低下発生時は、図８に示すように、乾燥運転となり給気ファン１１および排気ファン１３のうちどちらか一方が停止すると、η＝０（＝η３）となるまでに、ｔ１～ｔ２の時間しかかからない。つまり、風量低下発生時は、全熱交換器２０での温度変化がないため、ｔ１～ｔ２の短時間でη＝０となるが、結露あるいは結氷発生時は、全熱交換器２０での温度変化があるため、その分、温度効率η＝０となるまでに時間がかかる。そのため、温度効率がη２からη３となるまでにかかる時間によって、結露あるいは結氷および風量低下のうちどちらが発生したのかが分かる。

次に、乾燥運転で全熱交換器２０を乾かした後の通常運転時の結露あるいは結氷発生時と風量低下発生時との違いについて説明する。

結露あるいは結氷発生時は、図７に示すように、結露あるいは結氷して全熱交換器２０が徐々に濡れると、水の熱容量分および蒸発潜熱分、温度が上昇しづらくなるため、温度効率ηの値がη２まで高くなるのにある程度の時間が必要である（ｔ３～ｔ５参照）。それに対し、風量低下発生時は、図８に示すように、結露あるいは結氷発生時のように全熱交換器２０の状態変化がないことから短時間で温度効率ηがη２まで高くなる（ｔ３～ｔ５参照）。そのため、温度効率がη３からη２となるまでにかかる時間によって、結露あるいは結氷および風量低下のうちどちらが発生したのかが分かる。

図９を用いて、実施の形態１に係る換気装置１の異常要因を特定する制御フローを説明する。

図９は、実施の形態１に係る換気装置１の異常要因を特定する制御フローを示す図である。なお、図９の制御フロー開始時は通常運転が行われているものとする。

（ステップＳ１０１）
制御装置３０は、外気温度センサ５１、給気温度センサ５２、および、室内空気温度センサ５３で検知された各空気温度に基づいて、現在の温度効率ηnowを算出する。

（ステップＳ１０２）
制御装置３０は、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいかどうかを判定する。制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいと判定した場合、異常であると判定し、ステップＳ１０３の処理に進む。一方、制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０以下であると判定した場合、正常であると判定し、この制御フローを終了する。

（ステップＳ１０３）
制御装置３０は、排気ファン１３を停止させ、乾燥運転を開始する。また、制御装置３０は、乾燥運転を行っている旨を、報知部３７に報知させる。なお、ここでは乾燥運転を開始するために排気ファン１３を停止させる例について説明したが、給気ファン１１を停止させてもよい。

（ステップＳ１０４）
制御装置３０は、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したかどうかを判定する。制御装置３０が、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したと判定した場合、全熱交換器２０は乾いたと判定し、ステップＳ１０５の処理に進む。一方、制御装置３０が、乾燥運転を開始後、一定時間が経過していないと判定した場合、全熱交換器２０は乾いていないと判定し、再度ステップＳ１０４の処理を行う。

ここで、ステップＳ１０４の処理において、制御装置３０は、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したら全熱交換器２０は乾いたと判定しているが、それに限定されない。例えば、制御装置３０は、給気温度Ｔ_ＳＡと外気温度Ｔ_ＯＡとの差分が０になり温度効率η＝０になったらなどで、全熱交換器２０は乾いたと判定してもよい。

（ステップＳ１０５）
制御装置３０は、排気ファン１３を動作させ、通常運転を開始する。また、制御装置３０は、通常運転を行っている旨を、報知部３７に報知させる。

（ステップＳ１０６）
制御装置３０は、外気温度センサ５１、給気温度センサ５２、および、室内空気温度センサ５３で検知された各空気温度に基づいて、現在の温度効率ηnowを算出する。

（ステップＳ１０７）
制御装置３０は、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいかどうかを判定する。制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいと判定した場合、風量低下による異常であると判定し、ステップＳ１０８の処理に進む。一方、制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０以下であると判定した場合、風量低下による異常はないと判定し、この制御フローを終了する。なお、制御フローを終了する前に、制御装置３０が、結露あるいは結氷による異常である旨を、報知部３７に報知させるようにしてもよい。

（ステップＳ１０８）
制御装置３０は、風量低下による異常である旨を、報知部３７に報知させる。

以上、実施の形態１に係る換気装置１は、給気口１０ｄから吹き出される空気が通過する給気路１０ａｄおよび排気口１０ｂから吹き出される空気が通過する排気路１０ｂｃが形成されたケーシング１０と、ケーシング１０内に配置され、給気路１０ａｄを流れる空気と排気路１０ｂｃを流れる空気とで熱交換させる全熱交換器２０と、給気路１０ａｄの入口側の空気温度を検知する第一温度センサ５１と、給気路１０ａｄの出口側の空気温度を検知する第二温度センサ５２と、排気路１０ｂｃの入口側の空気温度を検知する第三温度センサ５３と、第一温度センサ５１、第二温度センサ５２、および、第三温度センサ５３が検知した各空気温度に基づいて算出された全熱交換器２０の温度効率が基準値より大きい場合は異常が発生していると判定する制御装置３０と、を備えたものである。

結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、第一温度センサ５１、第二温度センサ５２、および、第三温度センサ５３が検知した各空気温度に基づいて算出された全熱交換器２０の温度効率が基準値より大きくなる。そこで、実施の形態１に係る換気装置１によれば、上記の温度効率が基準値より大きい場合は異常が発生していると判定する。そうすることで、結露あるいは結氷による異常あるいはフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常が発生した場合、それら異常が発生したことを検知することができる。

また、実施の形態１に係る換気装置１は、給気路１０ａｄに空気を流す給気ファン１１と、排気路１０ｂｃに空気を流す排気ファン１３と、を備え、制御装置３０は、給気ファン１１および排気ファン１３の両方を運転させる通常運転時において、異常が発生していると判定したら、給気ファン１１および排気ファン１３のうちどちらか一方を停止させる乾燥運転を行うものである。

実施の形態１に係る換気装置１によれば、通常運転時において、異常が発生していると判定したら、給気ファン１１および排気ファン１３のうちどちらか一方を停止させる乾燥運転を行う。そのため、換気装置１に結露あるいは結氷による異常が発生した場合でも、全熱交換器２０を乾かすことができる。

また、実施の形態１に係る換気装置１において、制御装置３０は、乾燥運転を開始して一定時間経過後、第一温度センサ５１、第二温度センサ５２、および、第三温度センサ５３が検知した各空気温度に基づいて算出された温度効率が基準値より大きい場合は風量低下による異常が発生していると判定し、該温度効率が該基準値以下である場合は結露あるいは結氷による異常が発生していると判定するものである。

実施の形態１に係る換気装置１によれば、乾燥運転を開始して一定時間経過後に算出した温度効率が基準値より大きい場合は風量低下による異常が発生していると判定し、該温度効率が該基準値以下である場合は結露あるいは結氷による異常が発生していると判定する。そのため、結露あるいは結氷による異常およびフィルタ目詰まりなどによって生じる風量低下による異常のうち、どちらの異常が発生したのか異常要因を特定することができる。

また、実施の形態１に係る換気装置１は、報知部３７を備え、制御装置３０は、乾燥運転時に、乾燥運転を行っている旨を報知部３７により報知させるものである。

実施の形態１に係る換気装置１によれば、報知部３７により、乾燥運転時に乾燥運転を行っている旨が報知されるため、ユーザーに換気装置１が乾燥運転中であることを知らせることができる。

また、実施の形態１に係る換気装置１において、制御装置３０は、結露あるいは結氷による異常が発生していると判定した場合は、その旨を報知部３７により報知させ、風量低下による異常が発生していると判定した場合は、その旨を報知部３７により報知させるものである。

実施の形態１に係る換気装置１によれば、報知部３７により、結露あるいは結氷による異常あるいは風量低下による異常が発生した場合に異常要因が報知されるため、ユーザーに換気装置１の異常要因を知らせることができる。

実施の形態２．
以下、実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

図１０は、実施の形態２に係る換気装置１の冷媒回路図である。図１１は、実施の形態２に係る換気装置１の構成を示す側面模式図である。

実施の形態２に係る換気装置１は、図１０に示すように、圧縮機１１１、流路切替装置１１２、第一熱交換器１１３、絞り装置１２１、第二熱交換器１２２が順次配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路１０１を備えている。そして、換気装置１は、流路切替装置１１２の切り替えにより冷房運転および暖房運転の両方が運転可能である。また、冷媒回路１０１には、吸入圧力センサ１１６と凝縮温度センサ１５３とが設けられている。

圧縮機１１１は、低温低圧の冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮し、高温高圧の冷媒を吐出する。圧縮機１１１は、例えば、運転周波数を変化させることにより、単位時間あたりの送出量である容量が制御されるインバータ圧縮機などからなる。

流路切替装置１１２は、例えば四方弁であり、冷媒の流れる方向を切り替えることにより、冷房運転と暖房運転との切り替えを行う。流路切替装置１１２は、冷房運転時に、図１０の実線で示す状態に切り替わり、圧縮機１１１の吐出側と第一熱交換器１１３とが接続される。また、流路切替装置１１２は、暖房運転時に、図１０の破線で示す状態に切り替わり、圧縮機１１１の吐出側と第二熱交換器１２２とが接続される。

第一熱交換器１１３は、外気と冷媒との間で熱交換を行う。第一熱交換器１１３は、冷房運転の際に、冷媒の熱を外気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、第一熱交換器１１３は、暖房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により外気を冷却する蒸発器として機能する。

絞り装置１２１は、例えば絞りの開度を調整することができる電子式膨張弁であり、開度を調整することによって第一熱交換器１１３または第二熱交換器１２２に流入する冷媒の圧力を制御する。

第二熱交換器１２２は、室内空気と冷媒との間で熱交換を行う。第二熱交換器１２２は、冷房運転の際に、冷媒を蒸発させ、その際の気化熱により室内空気を冷却する蒸発器として機能する。また、第二熱交換器１２２は、暖房運転の際に、冷媒の熱を室内空気に放熱して冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。

この第二熱交換器１２２は、図１１に示すように、給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風下側に配置されている。ここで、乾燥運転時など外気が全熱交換器２０で室内空気と全熱交換されずに温度変化しない場合、外気がそのまま給気として室内に供給されてしまうと、夏場では室内温度が上昇してしまい、冬場では室内温度が低下してしまう。そこで、このような場合では、蒸発温度あるいは凝縮温度を制御する。具体的には、夏場では蒸発温度を低下させることで、第二熱交換器１２２を通過した後の給気の温度を低下させ、冬場では凝縮温度を上昇させることにより第二熱交換器１２２を通過した後の給気の温度を上昇させる。そうすることで、乾燥運転時など外気が全熱交換器２０で室内空気と全熱交換されずに温度変化しない場合であっても、給気の温度を低下あるいは上昇させることで、室内温度を一定に保つことができる。

吸入圧力センサ１１６は、圧縮機１１１の吸入側に設けられており、冷房運転時の蒸発温度を算出するための吸入圧力を検知するものである。蒸発温度は、吸入圧力センサ１１６で検知される吸入圧力から算出される飽和温度である。

凝縮温度センサ１５３は、第二熱交換器１２２に設けられており、暖房運転時の凝縮温度を検知するものである。

なお、冷房運転時の蒸発温度を検知するために、吸入圧力センサ１１６の代わりに第一熱交換器１１３に温度センサを設けてもよい。また、暖房運転時の凝縮温度を検知するために、凝縮温度センサ１５３の代わりに圧縮機１１１の吐出側に圧力センサを設けてもよい。

図１２を用いて、実施の形態２に係る換気装置１の異常要因を特定する制御フローを説明する。

図１２は、実施の形態２に係る換気装置１の異常要因を特定する制御フローを示す図である。なお、図１２の制御フロー開始時は通常運転が行われているものとする。

（ステップＳ２０１）
制御装置３０は、外気温度センサ５１、給気温度センサ５２、および、室内空気温度センサ５３で検知された各空気温度に基づいて、現在の温度効率ηnowを算出する。

（ステップＳ２０２）
制御装置３０は、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいかどうかを判定する。制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいと判定した場合、異常であると判定し、ステップＳ２０３の処理に進む。一方、制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０以下であると判定した場合、正常であると判定し、この制御フローを終了する。

（ステップＳ２０３）
制御装置３０は、排気ファン１３を停止させ、乾燥運転を開始する。また、制御装置３０は、乾燥運転を行っている旨を、報知部３７に報知させる。また、制御装置３０は、外気温度に応じて蒸発温度あるいは凝縮温度を制御する。つまり、夏場で外気温度が所定値以上の場合には、蒸発温度が所定値以下まで低下するように圧縮機１１１の運転周波数および絞り装置１２１の開度を制御する。また、冬場で外気温度が所定値以下の場合には、凝縮温度が所定値以上まで上昇するように圧縮機１１１の運転周波数および絞り装置１２１の開度を制御する。なお、ここでは乾燥運転を開始するために排気ファン１３を停止させる例について説明したが、給気ファン１１を停止させてもよい。

（ステップＳ２０４）
制御装置３０は、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したかどうかを判定する。制御装置３０が、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したと判定した場合、全熱交換器２０は乾いたと判定し、ステップＳ２０５の処理に進む。一方、制御装置３０が、乾燥運転を開始後、一定時間が経過していないと判定した場合、全熱交換器２０は乾いていないと判定し、再度ステップＳ２０４の処理を行う。

ここで、ステップＳ２０４の処理において、制御装置３０は、乾燥運転を開始後、一定時間が経過したら全熱交換器２０は乾いたと判定しているが、それに限定されない。例えば、制御装置３０は、給気温度Ｔ_ＳＡと外気温度Ｔ_ＯＡとの差分が０になり温度効率η＝０になったらなどで、全熱交換器２０は乾いたと判定してもよい。

（ステップＳ２０５）
制御装置３０は、排気ファン１３を動作させ、通常運転を開始する。また、制御装置３０は、通常運転を行っている旨を、報知部３７に報知させる。また、制御装置３０は、外気温度に応じて蒸発温度あるいは凝縮温度を制御する。つまり、夏場で外気温度が所定値以上の場合には、蒸発温度が所定値以下まで低下するように圧縮機１１１の運転周波数および絞り装置１２１の開度を制御する。また、冬場で外気温度が所定値以下の場合には、凝縮温度が所定値以上まで上昇するように圧縮機１１１の運転周波数および絞り装置１２１の開度を制御する。

（ステップＳ２０６）
制御装置３０は、外気温度センサ５１、給気温度センサ５２、および、室内空気温度センサ５３で検知された各空気温度に基づいて、現在の温度効率ηnowを算出する。

（ステップＳ２０７）
制御装置３０は、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいかどうかを判定する。制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０より大きいと判定した場合、風量低下による異常であると判定し、ステップＳ２０８の処理に進む。一方、制御装置３０が、現在の温度効率ηnowと基準値ηstとの差分が０以下であると判定した場合、風量低下による異常はないと判定し、この制御フローを終了する。なお、制御フローを終了する前に、制御装置３０が、結露あるいは結氷による異常である旨を、報知部３７に報知させるようにしてもよい。

（ステップＳ２０８）
制御装置３０は、風量低下による異常である旨を、報知部３７に報知させる。

図１３は、実施の形態２に係る換気装置１の変形例の構成を示す側面模式図である。

実施の形態２に係る換気装置１の変形例では、図１３に示すように、第一熱交換器１１３が、給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風上側に配置されている。

そして、乾燥運転時、外気口１０ａから取り込まれた空気は、凝縮器として機能する第一熱交換器１１３から放出された熱、つまり凝縮熱で加熱された後、全熱交換器２０に供給される。そのため、第一熱交換器１１３を給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風上側に配置することで、乾燥運転時に全熱交換器２０の乾燥に要する時間を短縮することができる。

以上、実施の形態２に係る換気装置１は、圧縮機１１１、流路切替装置１１２、第一熱交換器１１３、絞り装置１２１、第二熱交換器１２２が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路１０１を備え、第二熱交換器１２２は給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風下側に配置されており、制御装置３０は、乾燥運転時に、第一温度センサ５１が検知した温度に応じて蒸発温度あるいは凝縮温度を制御するものである。

実施の形態２に係る換気装置１によれば、乾燥運転時に、第一温度センサ５１が検知した温度に応じて蒸発温度あるいは凝縮温度を制御する。そのため、外気が全熱交換器２０で室内空気と全熱交換されずに温度変化しない場合であっても、給気の温度を低下あるいは上昇させることで、室内温度を一定に保つことができる。

また、実施の形態２に係る換気装置１において、第一熱交換器１１３は給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風上側に配置されている。

実施の形態２に係る換気装置１によれば、第一熱交換器１１３が給気路１０ａｄの全熱交換器２０よりも風上側に配置されているため、乾燥運転時、外気口１０ａから取り込まれた空気は凝縮熱で加熱された後、全熱交換器２０に供給される。そのため、乾燥運転時に全熱交換器２０の乾燥に要する時間を短縮することができる。

１換気装置、１０ケーシング、１０ａ外気口、１０ａｄ給気路、１０ｂ排気口、１０ｂｃ排気路、１０ｃ還気口、１０ｄ給気口、１１給気ファン、１１ａｄ給気路、１１ｂｃ排気路、１２給気ファンモータ、１３排気ファン、１４排気ファンモータ、２０全熱交換器、３０制御装置、３１記憶部、３２抽出部、３３演算部、３４比較部、３５判定部、３６制御部、３７報知部、４１給気フィルタ、４２排気フィルタ、５１外気温度センサ、５２給気温度センサ、５３室内空気温度センサ、５４排気温度センサ、１０１冷媒回路、１１１圧縮機、１１２流路切替装置、１１３第一熱交換器、１１６吸入圧力センサ、１２１絞り装置、１２２第二熱交換器、１５３凝縮温度センサ。

Claims

給気口から吹き出される空気が通過する給気路および排気口から吹き出される空気が通過する排気路が形成されたケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、前記給気路を流れる空気と前記排気路を流れる空気とで熱交換させる全熱交換器と、
前記給気路の入口側の空気温度を検知する第一温度センサと、
前記給気路の出口側の空気温度を検知する第二温度センサと、
前記排気路の入口側の空気温度を検知する第三温度センサと、
前記第一温度センサ、前記第二温度センサ、および、前記第三温度センサが検知した各空気温度に基づいて算出された前記全熱交換器の温度効率が基準値より大きい場合は異常が発生していると判定する制御装置と、
前記給気路に空気を流す給気ファンと、
前記排気路に空気を流す排気ファンと、を備え、
前記制御装置は、
前記給気ファンおよび前記排気ファンの両方を動作させる通常運転時において、前記異常が発生していると判定したら、
前記給気ファンおよび前記排気ファンのうちどちらか一方を停止させる乾燥運転を行う
換気装置。
前記乾燥運転は、
前記排気ファンのみを停止させる運転である
請求項１に記載の換気装置。
前記乾燥運転は、
前記給気ファンのみを停止させる運転である
請求項１に記載の換気装置。
前記制御装置は、
前記乾燥運転を開始して一定時間経過後、
前記第一温度センサ、前記第二温度センサ、および、前記第三温度センサが検知した各空気温度に基づいて前記温度効率を算出し、該温度効率が前記基準値より大きい場合は風量低下による異常が発生していると判定し、前記温度効率が前記基準値以下である場合は結露あるいは結氷による異常が発生していると判定する
請求項１～３のいずれか一項に記載の換気装置。
報知部を備え、
前記制御装置は、
前記乾燥運転時に、前記乾燥運転を行っている旨を前記報知部により報知させる
請求項１～４のいずれか一項に記載の換気装置。
前記制御装置は、
結露あるいは結氷による異常が発生していると判定した場合は、その旨を前記報知部により報知させ、
風量低下による異常が発生していると判定した場合は、その旨を前記報知部により報知させる
請求項４に従属する請求項５に記載の換気装置。
圧縮機、流路切替装置、第一熱交換器、絞り装置、第二熱交換器が配管で接続され、冷媒が循環する冷媒回路を備え、
前記第二熱交換器は前記給気路の前記全熱交換器よりも風下側に配置されており、
前記制御装置は、
前記乾燥運転時に、前記第一温度センサが検知した温度に応じて蒸発温度あるいは凝縮温度を制御する
請求項１～６のいずれか一項に記載の換気装置。
前記第一熱交換器は前記給気路の前記全熱交換器よりも風上側に配置されている
請求項７に記載の換気装置。