JPS6219632A

JPS6219632A - 熱交換形換気装置

Info

Publication number: JPS6219632A
Application number: JP15927385A
Authority: JP
Inventors: Naoshi Yokoie; 尚士横家
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1985-07-18
Filing date: 1985-07-18
Publication date: 1987-01-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は熱交換器を介して給排気を行う換気装置に関
するものである。

〔従来の技術〕

第１１図〜第１４図は２例えば実公昭５４−４２１２５
号公報に示されたものに類似した従来の熱交換形換気装
置を示す図で、第１１図は縦断面図、第１２図は熱交換
器の端面拡大斜視図、第１３図は構成図、第１４図は結
氷説明図である。

図中、（１）は換気装置本体、Ｃ２）は本体（１）の外
箱。

（２ａ）は外箱（２）の側面に設けられた外気の吸込口
。

（２ｂ）は同じく吹出口ｔ　　（２Ｃ）　　は同じく室
内空気の吸込口、　　（２（Ｌ）　　は同じく吹出口、
（３）は外箱（２）内に収納された熱交換器で、多数の
波形板（３ａ）と通湿性と伝熱性とを有する多数の平板
（３ｂ）とを交互に積層しかつ波形板（３ａ）は交互に
その波形形成方向を９０度変えて介挿させることによっ
て角柱状に形成されており、外箱（２）の中央に横に倒
しかつ４５度傾けて設置されている。

（４）は熱交換器（３）の給気空気の流入側に設けられ
・　　たエアフィルタ、（５）は同じく排気空気の流入
側に設けられたエアフィルタ、（６）は熱交換器（３）
の給気空気の流出側に設置された給気用送風機、（７）
は同じく排気空気の流出側に設置された排気用送風機。

Ａは給気流、Ｂは排気流である。

従来の熱交換形換気装置は上記のように構成され、外気
は気流Ａで示すように、給気用送風機（６１０回転によ
シ、吸込口（２ａ）から吸い込まれ、エアフィルタ（４
）及び熱交換器（３）を通シ、吹出口（２ｂ）から室内
へ吹き出される。

また、室内空気は気流Ｂで示すように、排気用送風機（
７）の回転によシ、吸込口（２Ｃ）から吸い込まれ、エ
アフィルタ（５）及び熱交換器（３）を通う、吹出口（
２ｄ）から室外へ吹き出される。このようにして、給気
空気と排気空気の間で熱交換が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような従来の熱交換形換気装置では、この換気装
置が寒冷地で使用される場合、一般に給気流Ａは低温気
流となシ、排気流Ｂは高混気流となる。給気ＫＡが低温
（−５℃以下）の場合には排気流Ｂは熱交換器（３）の
流入部に近い部分（３Ａ）で、給気流Ａによって冷却さ
れるため、結露、結霜又は結氷が生じる。そのため、熱
交換器（３）は目詰りして排気流Ｂはその近傍では流れ
なくなる。

その結果２部分（３Ａ）の近傍は熱交換をしなくなるの
で２次にはその隣接部分（３Ｂ）近傍が給気流Ａで最も
冷却されるようになって、結氷を生じるように々る。し
たがって、この状態で運転を続けると、今度は部分（３
Ｂ）に隣接した部分が結氷を始め、ついには全面凍結に
至シ、排気及び熱交換が行われ々くなる。

このような結氷及びこれに伴う機能低下を防止するため
、熱交換器（３）が結氷する条件になった場合には、温
度検出器及びタイマを用い２間欠的に給気用送風機（６
１を停止させ、排気用送風機（７）だけ運転して、生じ
た結氷を融かすようＫしている。

しかし、この場合２次のような問題が生じる。

（７）排゛気運転だけの場合、室内空気の平衡が崩れて
、どこか室内の他の場所から空気を吸い込むため、冷風
侵入が起こる。

（イ）上記に伴い、室内が負圧に々るため、排気形の燃
焼器具（ポット式石油ストーブ、ガスファーネス等）が
異常燃焼を起こす危険がある。

（つ）第１４図の部分（３Ａ）が結氷によシ目詰シして
いる場合、そこを室内空気が通らないため。

熱が与えられず、氷が十分融解しない。

また、他の手段として、低温空気（外気）側に加熱子を
設けて、低温空気を熱交換器（３）に結氷が生じない温
度（０℃以上）まで予熱することも行われている。しか
し、これには多くのエネルギが必要である。例えば、室
内温度２０°Ｃ２外気温度−１５℃、換気風量５００−
ｍ／時とすると、−１５℃の空気″ｆｃｏ℃まで昇温す
るには、空気の重さを１．２ゆ／、７として、１５Ｘ０
．２４Ｘ５０ＱＸ１．２＝２．ＨｉＯＫｃｎｔ／時の熱
が必要であシ、これを加熱子で昇温するには約２．５Ｋ
Ｗ／時の電力が必要となる。これは、この機器の温度交
換効率を７０％としたときに０℃まで昇温した空気との
交換熱量２．０１６］（ｍ／時よシも大きな値となシ、
省エネルギの効率も悪くなる。

このように、熱交換器（３）の結氷による機能低下や損
傷を防ぐためには多くのエネルギを必要とする。また、
排気運転だけ行って室内空気の熱を利用して熱交換器（
３）の氷を融かす場合には、完全に融かすことは困難で
あシ、かつ箱取シ運転中は室内が負圧となるために、冷
風の侵入や室内燃焼器の異常燃焼が生じる等の問題点が
ある。

この発明は上記問題点を解決するために々されたもので
、熱交換器が結氷するような低温条件下においても、少
ないエネルギで結氷を融解し、換気機能を低下させるこ
とのないよ５にした熱交楔形換気装置を提供することを
目的とする。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて加熱子
による消費電力、又は加熱子の容量を減らすことができ
る熱交楔形換気装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る熱交楔形換気装置は、熱交換器流入側の
給気流温度又は流出側の排気流温度を検出する温度検出
器を設け、これが所定の低温を検出すると、熱交換器の
給気流流入側に設けられた加熱子に一定時間ごとに通電
するようにしたものである。

また、この発明の別の発明に係る熱交楔形換気装置は、
上記のものにおいて、加熱子に通電すると共に給気及び
排気の空気Ｍｅ減少させるようにしたものである。

〔作用〕

この発明においては、熱交換器が結氷榮件になったとき
、加熱子に間欠的に通電されるので、解凍に要するエネ
ルギは少々くて済む。

また、この発明の別の発明においては、吸込空気量を減
少させるため、加熱子容量が同一であれば加熱子による
消費電力は小さくなシ、消費電力が同程度の場合には加
熱子容量は小さくて済む。

〔実施例〕

第１図〜第４図はこの発明の一実施例を示す図で、第１
図は構成図、第２図は結氷説明図、第３図及び第４図は
特性曲線図であシ、　（１１，ｆ２１．　　（２ａ）ｒ
＆）　　（Ｌ７）〜（２ａ）　＃　（３１１（３Ａ）　＋　（３Ｂ）　を
喝、欝、　Ａ、　Ｂは上記従来装置と同様のものである
。

図中、συは熱交換器（３）の給気流流入側に設けられ
た加熱子、（１２は外気吸込口（２ａ）近傍に設げられ
外気温度検出する温度検出器、（１３は温度検出器（Ｉ
３の出力によ多動作して加熱子αυへの通電電流を制御
する制御装置である。

上記のように構成された熱交楔形換気装置において、外
気の温度が熱交換器（３）に結氷が生じる温度（設定温
度）以下になると、温度検出器α２は出力を発し、制御
装置αｊは加熱子ａυを制御し、加熱子συに一定時間
間隔で通電する。通電時間中は。

加熱子συによシ加熱された外気が、熱交換器（３）の
排気側流路内に生じた結氷を融解するのに必要表温度ま
で昇温されて、熱交換器（３）に供給される。

通電時間は熱交換器（３）の排気流路内の氷が十分に融
解、排出される時間に設定される。通電と通電の間の時
間間隔は、熱交換器（３）、処理風量、室内及び室外（
高温及び低温）の温度及び湿度によシ決定され、熱交換
器（３）の結氷による性能低下の影響が大きくなる時間
よシも短く設定される。この場合、昇温された外気は、
給気側流路を通るため。

結氷による目詰シの影響を受けず、また結氷が発生する
部分（３Ａ）　？　（３Ｂ）　　に熱を与えるため、融
解には最も有効な空気流となる。

第３図に、−例として標準処理風量５００ｍ／時、温度
交換効率７０％の場合に、外気温度が一１５℃のときの
室温と結氷量開始までの時間の関係を表す曲線α４．及
び風量が３０％低下するまでの時間の関係を表す曲線α
りを示す。この場合には。

結氷開始までが４０分〜１時間、風［３０％低下までに
１時間２０分〜２時間となっている。したがって、外気
温度−１５℃までの使用を考えれば通電時間間隔は１時
間２０分以下であればよい。

また、第４図に風量３０％低下から完全に結氷を融解す
るに必要な時間と、昇温後の温度の関係を表す実験値を
示す。この関係については、結氷量を一定とすれば、氷
の変態点（０℃）、融解熱（ａ　ａ　Ｋａｔｌ−）及び
熱交換器（３）の効率（％）から概略求めることが可能
である。すなわち、昇温後の外気温度Ｔ　”Ｃとすると
、処理風量５００ｍ／時であるから、効率を７０％とす
ると、氷の温度を変態点一定と仮定すれば、単位時間当
たシの熱量Ｑ（ＫｃｒｔＺ時）は。

Ｑ＝（Ｔ−０）Ｘｏ、２４Ｘ５００Ｘ１．２Ｘ０．７＝
Ｊ　ＯＯ，８ＸＴ結氷量を２ｋｆとすると、融解に必要
と熱量は。

ｚ（ｖ）ｘｓｏ（ｘｍ　／　ｋｇ）＝１ｓｏｘ＊となる
。

昇温後の外気温度Ｔが２０℃の場合には２通電時間は６
０（分）Ｘ１Ｂ０／ＩＱ０．８×２０＝４．７６分。

外気温度Ｔが１０℃とすると９，５２分が必要となる。

実際には氷の熱伝達が悪いため、若干悪化するので、は
ぼ第４図の実験値程度となる。したがって、この場合２
通電は昇温後の外気温度に左右され、２０℃の場合５分
以上であればよい。

−１５℃の外気を２０℃まで昇温するのに必要なエネル
ギは、（２Ｇ−（−１５））Ｘｏ、２４Ｘ５００Ｘ１．
２＝５．０４０に幌／時と々シ、加熱子Ｉの容量は５．
８６ＫＷと々る。

したがって、上記ではある温度（例えば−５℃）以下と
なったときに、１時間２０分間隔で６ＫＷの加熱子に５
分間の通電を行えば、外気温度−１５℃まで動作させる
ことが可能となる。この場合の（ＫＷ／時）となシ、従
来の予熱方式の予熱に要する電力（外気を０℃まで上げ
る電力）１５Ｘ０．２４Ｘ５００Ｘ１．２／８６Ｇ＝２
．５１　（ＫＷ／時）に比べて４以下の電力となる。

また、送風機（ｓ＋、　（７１は常に運転しているので
。

安定した換気が得られる。また、排気運転だけの場合の
ような室内負圧による外風侵入等も生じない。

第５図〜第１０図はこの発明の他の実施例を示第５図及
び第６図は＃熱量（１２を熱交換器（３）の排気流流出
側の部分（３Ｂ）の近傍に設けたものである。

第１４図で説明したように、結氷は部分（３Ａ）Ｋ生じ
２次いで部分（３Ｂ）が外気によって最も冷却されるよ
うになる。したがって、温度検出器μ２がこの部分の吹
出空気の温度を検出することによシ、結氷の発生を検知
することができる。

あるシステム例においては、熱交換器（３）の約半分が
目詰シした場合に、風量が約３０％低下し。

給気側の交換効率が約１０％低下する。この場合には、
熱交換器（３）の排気側風路の中央付近に温度検出器ｕ
２を設置すれば、室温が２０°Ｃの場合、この部分が０
℃以下になったときが、はぼ風量３０％低下の時点と一
致する。したがって、このような状態を検知したときに
、制御装置０３によシ加熱子αＩＩＫ一定時間通電すれ
ば、熱交換器（３）の結氷を完全に融解させることが可
能になる。

々お、加熱子ａυへの通電は、温度検出器（１２が０℃
以下に力る度に通電しても、０℃以下で一定時間経過し
たときに通電してもよい。この実施例は。

外気温度が非常に低い場合に有用である。また。

温度検出器ａｚの位置及び動作設定温度は、熱交換器（
３）の種類やシステムの効率によって、最適な値を持つ
ため、それぞれ選択する必要がある。

第７図は第１図のものに対し、温度検出器（Ｉ２によシ
結氷温度が検出されると、一定時間で１　　の間隔で、
一定時間Ｔ２　の間加熱子（１１１に通電すると同時に
、空気量減少手段を兼ねた制御装置α３によシ。

給気用及び排気用送風機＋６１．　（７１を制御し、そ
の給排気風量を減少させるようにしたものである。通常
５００　ｒｒ？／時の給排気風量を２５０　ｄ１時まで
減少させるものとすると、熱交換効率は７０％から８０
％まで上昇するので、結氷を融かすのに必要な熱量は、
結氷２ｋｇとして、ｎｏ７０．８＝２００ＫＩＭｔ必要
となる。したがって、第５図と同様６ＫＷの加熱子ａυ
の場合、−１５℃の外気は、（ｓｘａｓａ）／（２５０
Ｘ１．２Ｘ０．２４）＝７１ｄθｇ上昇するから。

５６℃となるため、約３分の通電となる。また。

入力を下げるには、加熱子Ｑｌ）の容量を半分の３ＫＷ
とした場合には、約３５４Ｊ（上昇するので、２０℃ま
で昇温される。この場合には通電時間は８．３分となる
。

この結果、加熱子Ｕυ容量６ＫＷの場合、　　０．２２
５Ｋ　Ｗ　／時、加熱子ｔ１１１容ｔ３ＫＷの場合、０
．３１２ＫＷ／時の消費電力となシ、加熱子αυ容値６
ＩＣＷの場合には消費電力を小さくすることができる。

また、加熱子αす容’Ａ　３　Ｋ　Ｗの場合には消費電
力は大きく変化はし７ないが、加熱子αυ容量を半分に
することが可能となる。

第８図は第１図のものを第５図のものに適用した例であ
シ、その作用は上述のとおシである。

この場合も、第７図で説明したとおシ、加熱子ａυ容量
同一の場合は消費電力を小さくすることができ、消費電
力が同程度の場合は加熱子Ｕυ容量を減じることが可能
と碌る。

第９図は第７図のものに空気量減少手段として。

電動機で厖動される風量調節ダンパα４，０りを設けた
もので、ダンパ（１４は熱交換器（３）の給気流流出側
に、ダンパ０！１９は同じく排気流流出側に設けられて
いる。

この実施例は第７図のものが、送風量の制御を給気用及
び排気用送風１％（ｅ＋、　（７１で行ったのに対し。

ダンパＵ、　ａＳ、の動作を制御装置αｊによシ加熱子
αυと連動させたものであシ、同様の機能を期待し得る
ものである。

第１０図は第９図のダンパαを、αりを、それぞれ熱交
換器【３）の給気流流入側及び排気流流入側に設けたも
のである。

上記各実施例では９通電間隔及び通電時間は一定として
説明したが、制御装置１３によシ外気温度又は気流温度
に従って制御するようにすれば、いっそう省エネルギに
適し、また更に低温での使用が可能となる。

また、上記各実施例では、熱交換器（３）を直交流熱交
換器を用いるものとして説明したが２回転形。

対向流形等においても同様に適用可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したとおりこの発明では、熱交換器流入側の給
気流温度又は流出側の排気流温度を検出し、これが所定
の低温を検出すると、熱交換器の給気流流入側に設けら
れた加熱子に一定時間ごとに通電するようにしたので、
熱交換器が結氷するような低温条件下においても、少な
いエネルギで結氷を防止し、換気機能を低下させること
のないようにすることができる効果がある。

また、この発明の別の発明では、加熱子に通電すると共
に、給気及び排気の空気量を減少させるようにしたので
、加熱子による消費電力又は加熱子の容量を減らすこと
ができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はこの発明による熱交換形換気装置の一
実施例を示す図で、第１図は構成図、第２図は結氷説明
図、第３図は結氷時間特性曲線図。第４図は融解時間特性曲線図、第５図〜第１０図はこの
発明の他の実施例を示す図で、＠５図は構構成図、第１
１図〜第１４図は従来の熱交換形換気装置を示す図で、
第１１図は縦断面図、第１２図は第１１図の熱交換器の
端面拡大斜視図、第１３図は構成図、第１４図は結氷説
明図である。図中、（３）は熱交換器、（６）は給気用送風機、（７
）は排気用送風機、ａυは加熱子、α２は温度検出器、
　（１３は制御装置、α６．α９は風量調節ダンパ、Ａ
は給気流、Ｂは排気流である。なお１図中同一群号は同−又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）２気流間で相互に熱を交換する熱交換器、外気を
吸い込んで給気流を上記熱交換器を介して室内へ給気す
る給気用送風機、室内空気を吸い込んで排気流を上記熱
交換器を介して室外へ排気する排気用送風機、上記熱交
換器の上記給気流流入側に設けられた加熱子、上記熱交
換器流入側の上記給気流の温度又は上記熱交換器流出側
の上記排気流の温度を検出しこれが所定の低温を検出す
ると動作する温度検出器、及びこの温度検出器が動作す
ると上記加熱子に一定時間ごとに通電させる制御装置を
備えてなる熱交換形換気装置。
（２）２気流間で相互に熱を交換する熱交換器、外気を
吸い込んで給気流を上記熱交換器を介して室内へ給気す
る給気用送風機、室内空気を吸い込んで排気流を上記熱
交換器を介して室外へ排気する排気用送風機、上記熱交
換器の上記給気流流入側に設けられた加熱子、上記熱交
換器流入側の上記給気流の温度又は上記熱交換器流出側
の上記排気流の温度を検出しこれが所定の低温を検出す
ると動作する温度検出器、この温度検出器が動作すると
上記加熱子に一定時間ごとに通電させる制御装置、並び
にこの制御装置が動作すると上記給気流及び排気流の空
気量を減少させる空気量減少手段を備えてなる熱交換形
換気装置。