JPWO2018109844A1 - 熱交換型換気装置 - Google Patents

Abstract

熱交換型換気装置（１００）は、全熱交換器（６）よりも上流側の排気風路を全熱交換器（６）と加湿器（８）との間の排気風路に連通させるバイパス開口（２１ａ）を有し、全熱交換器（６）よりも上流側の排気風路と全熱交換器（６）よりも下流側の給気風路とを仕切る仕切壁（２１）と、バイパス開口（２１ａ）を開閉するバイパスダンパー（１８）と、第１の時刻にバイパスダンパー（１８）によりバイパス開口（２１ａ）を開き、第２の時刻にバイパスダンパー（１８）によりバイパス開口（２１ａ）を閉鎖する制御を行う制御部（２３）と、を備える。

Description

本発明は、給気流と排気流との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置に関する。

従来、給気風路と排気風路とが内部に形成された本体と、本体の内部に設けられた熱交換器とを備えて、給気風路を流通する室外空気と排気風路を流通する室内空気との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置が用いられている。冬場に空気が乾燥することの対策として、熱交換型換気装置の給気風路に加湿器を組み込む場合がある。加湿器を備えた熱交換型換気装置には、内蔵する加熱用のヒータにより加熱した温かい空気を加湿器に通すことが可能な熱交換型換気装置と、加熱用のヒータを内蔵していない熱交換型換気装置と、がある。加湿器に温かい空気を通すための加熱用のヒータを内蔵していない熱交換型換気装置では、室内の空気の加湿量は、熱交換器で全熱交換した空気の条件により決定されてしまう。このため、室内の空気の加湿量が不足する場合があった。

このような加湿量の問題に対応する技術として、特許文献１には、熱交換器よりも送風方向上流の排気風路を、熱交換器と加湿器との間の給気風路に連通させるバイパス開口と、バイパス開口を開閉するダンパーと、室内の湿度を検出する湿度センサーと、室内の二酸化炭素の濃度を検出する二酸化炭素濃度センサーとを有する空気調和装置が開示されている。特許文献１に開示された空気調和装置では、室内の二酸化炭素の濃度と室内の湿度とに応じてダンパーの駆動を制御し、熱交換器を通過する前の排気風路の相対的に温かい空気を、熱交換器と加湿器との間の給気風路にバイパスさせて加湿器に流すことにより、加湿器の加湿量を増大させている。

特許第４６５６３５７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の空気調和装置によれば、室内の炭酸ガス濃度が常時高い場合は、室内の空気を給気風路にバイパスさせて加湿器に流すことができず、加湿器での加湿量を増やすことができない。このため、特許文献１に記載の空気調和装置は、室内の炭酸ガス濃度が常時高い場合は、室内空気の湿度を目標とする目標室内湿度に到達させることができない。また、特許文献１に記載の空気調和装置は、二酸化炭素濃度センサーが故障した場合は、室内の空気を適切に給気風路にバイパスさせることができなくなり。適切な換気量を確保できなくなる。

また、室内の空気の加湿量を増やすために、加湿器における空気の流入側に加熱用の空調コイルを搭載し、空調コイルにより加熱した空気を加湿器に通して加湿器で加湿を実施する場合がある。しかしながら、室内の空気の換気を行いながら、室内に給気する空気の加熱および加湿を実施するため、換気により室内の湿度が低下してしまう。このため、所望の目標室内湿度に到達するまでには、空調コイルの加熱に多くの電力が必要であり、また、多くの時間が必要であった。この問題は、特に、加湿運転の開始時から所望の目標室内湿度に到達させる場合には、より多くの電力およびより多くの時間が必要であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少ない電力量で短時間に室内の空気の湿度を上げることが可能な熱交換型換気装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる熱交換型換気装置は、室内の空気を室外に排気する排気風路と、室外の空気を室内に給気する給気風路と、が独立して内部に形成された本体と、給気風路内に設けられた給気用送風機と、排気風路内に設けられた排気用送風機と、本体の内部に設けられて給気風路を流通する空気と排気風路を流通する空気との間で熱交換させる熱交換器と、給気風路における熱交換器よりも下流側に配置された加湿器と、を備える。また、熱交換型換気装置は、熱交換器よりも上流側の排気風路を熱交換器と加湿器との間の排気風路に連通させるバイパス開口を有し、熱交換器よりも上流側の排気風路と熱交換器よりも下流側の給気風路とを仕切る仕切壁と、バイパス開口を開閉する開閉部と、予め設定された第１の時刻に開閉部によりバイパス開口を開き、予め設定された第２の時刻に開閉部によりバイパス開口を閉鎖する制御を行う制御部と、を備える。

本発明にかかる熱交換型換気装置は、少ない電力量で短時間に室内の空気の湿度を上げることが可能な熱交換型換気装置を得ることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置の外観を示す模式図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置における室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置の室内循環加湿運転での使用時と、通常の加熱加湿換気運転での使用時と、での室内空気の湿度の状態を示す特性図 本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置における室内循環加湿運転から通常の加熱加湿換気運転への移行制御の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態２における熱交換型換気装置の室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態３にかかる熱交換型換気装置を上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態３にかかる熱交換型換気装置における室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャート 本発明の実施の形態４にかかる外気処理システムを上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態４にかかる外気処理システムの熱交換型換気装置を上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態４にかかる外気処理システムの温度調整装置を上面側から透視した場合の概略模式図 本発明の実施の形態４にかかる外気処理システムの熱交換型換気装置を上面側から透視した場合の概略模式図

以下に、本発明の実施の形態にかかる熱交換型換気装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００の外観を示す模式図である。図２は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００を上面側から透視した場合の概略模式図である。図３は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００を上面側から透視した場合の概略模式図である。図２は、バイパス開口２１ａが閉鎖されている状態を示している。図３は、バイパス開口２１ａが開かれた状態を示している。また、図２および図３における矢印は、給気流または排気流の流れる方向を示している。

熱交換型換気装置１００は、天井裏に隠して配置される天井隠蔽型の外気処理ユニットである。熱交換型換気装置１００は、本体を構成する直方体形を呈する金属製の筐体１を備える。筐体１の側面には、室外吸込口９、室内吹出口１０、室内吸込口１１、室外吹出口１２、およびコントロールボックス２２が設けられている。

室外吸込口９、室内吹出口１０、室内吸込口１１および室外吹出口１２は、図示しないダクトに接続されるダクト接続用フランジとして形成されている。室外吸込口９と室外吹出口１２とは、筐体１の一方の側面１ａに設けられ、それぞれ建物の外部に連通したダクトを介して室外空間に連通される。室内吹出口１０と室内吸込口１１とは、筐体１において一方の側面１ａと対向する他方の側面１ｂに設けられ、それぞれ室内に連通したダクトを介して室内空間に連通される。

筐体１の内部には、給気用送風機３、排気用送風機５、全熱交換器６、空調コイル７、加湿器８、温湿度センサー１５、給気側エアフィルター１６、排気側エアフィルター１７、バイパスダンパー１８、仕切壁２０および仕切壁２１が設けられている。

全熱交換器６である熱交換素子には、平板紙上に波板紙が接着されたコルゲートシートによる多層構造をなす熱交換器給気風路と、平板紙上に波板紙が接着されたコルゲートシートによる多層構造をなす熱交換器排気風路と、が互いに独立して形成されている。熱交換器給気風路と熱交換器排気風路とは、全熱交換器６において交差して設けられている。これにより、全熱交換器６は、熱交換器給気風路を流れる空気と熱交換器排気風路を流れる空気との間で熱および湿度を交換する全熱交換が可能となっている。本実施の形態１においては、熱交換器給気風路と熱交換器排気風路とは、全熱交換器６において直交して設けられている。すなわち、全熱交換器６では、熱交換器給気風路を流れる空気の進行方向と、熱交換器排気風路を流れる空気の進行方向とは、直交している。

筐体１の内部には、全熱交換器６の熱交換器給気風路を介して室外吸込口９と室内吹出口１０とを連通させる給気風路と、全熱交換器６の熱交換器排気風路を介して室内吸込口１１と室外吹出口１２とを連通させる排気風路とが互いに独立して形成されている。すなわち、筐体１の内部には、建物の外部と室内とを、室外吸込口９および室内吹出口１０を通じて繋いで建物の外部の空気を室内へ給気するための給気風路と、室内と建物の外部とを、室内吸込口１１および室外吹出口１２を通じて繋いで室内の空気を室外へ排気するための排気風路と、が設けられている。

給気風路は、上流側給気風路１３ａと、上述した熱交換器給気風路と、下流側給気風路１３ｂと、に分けられる。上流側給気風路１３ａは、全熱交換器６よりも上流側の給気風路であり、室外吸込口９から全熱交換器６までの給気流の通風路である。熱交換器給気風路は、全熱交換器６における給気流の通風路である。下流側給気風路１３ｂは、全熱交換器６よりも下流側の給気風路であり、全熱交換器６から室内吹出口１０までの給気流の通風路である。給気流は、室外吸込口９から吸い込まれて室内吹出口１０から室内に給気される室外空気の流れである。

排気風路は、上流側排気風路１４ａと、上述した熱交換器排気風路と、下流側排気風路１４ｂと、に分けられる。上流側排気風路１４ａは、全熱交換器６よりも上流側の排気風路であり、室内吸込口１１から全熱交換器６までの排気流の通風路である。熱交換器排気風路は、全熱交換器６における排気流の通風路である。下流側排気風路１４ｂは、全熱交換器６から室外吹出口１２までの給気流の通風路である。排気流は、室内吸込口１１から吸い込まれて室外吹出口１２から室外に排気される室内空気の流れである。

給気風路における下流側、すなわち下流側給気風路１３ｂには、給気用送風機モーター２により駆動されて給気風路の入口端から出口端へ向かう給気流の流れを生成する給気用送風機３が組み込まれている。給気用送風機３が駆動することにより、室外空気は、室外吸込口９より吸い込まれ、全熱交換器６を通過して、室内吹出口１０より室内空間へと給気される。

また、排気風路の下流側、すなわち下流側排気風路１４ｂには、排気用送風機モーター４により駆動されて排気風路の入口端から出口端へ向かう排気流の流れを生成する排気用送風機５が組み込まれている。排気用送風機５が駆動することにより、室内空気は、室内吸込口１１より吸い込まれ、全熱交換器６を通過して、室外吹出口１２より室外空間へと排気される。

空調コイル７は、下流側給気風路１３ｂにおいて給気用送風機３の下流側に配置され、下流側給気風路１３ｂを通過する給気流を加熱または冷却する。加湿器８は、下流側給気風路１３ｂにおいて空調コイル７より下流側に配置され、下流側給気風路１３ｂにおいて空調コイル７を通過した給気流を加湿する。空調コイル７は、冷媒配管に接続されており、内部に冷媒が通される。空調コイル７は、給気用送風機３から供給される給気空気と、冷媒配管から供給される冷媒との間で熱交換させることにより、空調コイル７を通過する給気空気を加熱または冷却することが可能な熱交換器である。すなわち、空調コイル７は、全熱交換器６から供給された給気空気が空調コイル７を通過するときに、通過する給気空気を加熱して加湿器８に供給する。また、空調コイル７は、全熱交換器６から供給された給気空気が空調コイル７を通過するときに、通過する給気空気を冷却して加湿器８に供給する。

これにより、空調コイル７は、加熱量に応じて、室内吹出口１０から吹き出される吹出空気の加湿量および室内吹出口１０から吹き出される吹出空気の温度を調整する。したがって、空調コイル７は、加湿器８における加湿量を制御することができ、室内吹出口１０から吹き出される吹出空気の温度を制御することができる。

本実施の形態１では、空調コイル７は、空気調和機の室外機と冷媒配管により接続されている。そして、空調コイル７は、冷媒配管を介して室外機から冷媒が内部に流れる。なお、ここでは、空気調和機の室外機、および空調コイル７に接続されている冷媒配管の図示は省略する。また、空気調和機の室外機の代わりに、専用の室外機を用いて空調コイル７に冷媒を流すことも可能である。

加湿器８には、滴下気化式の加湿器を用いることができる。滴下気化式の加湿器は、上部からの滴下水で水分を含む性質を有する加湿材を濡らし、該加湿材に含まれた水を給気流によって蒸発させることにより加湿する。したがって、透湿膜方式の加湿器を用いた場合に発生する、透湿膜の目詰まりによる加湿能力の低下という問題が無い。

なお、図２において、符号ＯＡは外気（Outdoor Air）、符号ＳＡは給気（Supply Air）、符号ＲＡは還気（Return Air）、符号ＥＡは排気（Exhaust Air）を示している。

外気ＯＡは、室外から、建物の外部に連通したダクトを介して、室外吸込口９から上流側給気風路１３ａへ流入する。上流側給気風路１３ａへ流入した給気流は、全熱交換器６、給気用送風機３、空調コイル７および加湿器８を経て、室内吹出口１０に至る。室内吹出口１０に到達した給気流は、給気ＳＡとして、室内へ吹き出される。

還気ＲＡは、室内から、室内に連通したダクトを介して、室内吸込口１１から上流側排気風路１４ａへ流入する。上流側排気風路１４ａへ流入した排気流は、全熱交換器６、排気用送風機５を経て、室外吹出口１２へ至る。室外吹出口１２に到達した排気流は、排気ＥＡとして、室外へ吹き出される。

温湿度センサー１５は、上流側排気風路１４ａに配置されており、上流側排気風路１４ａを通過する空気の温度と湿度、すなわち室内空気の温度と湿度を検知する。温湿度センサー１５は、熱交換型換気装置１００の電源がオン状態の間、予め設定された既定の周期で室内空気の温度および室内空気の湿度を検出し、検出した室内空気の温度の情報および室内空気の湿度の情報を制御部２３に出力する。なお、温湿度センサー１５は、制御部２３の制御により駆動してもよい。また、温湿度センサー１５は、温度センサーと湿度センサーとが個別に設けられてもよい。

給気側エアフィルター１６は、全熱交換器６のうち給気流が流入する面に着脱可能に設置されている。排気側エアフィルター１７は、全熱交換器６のうち排気流が流入する面に着脱可能に設置されている。給気側エアフィルター１６は、室外空気に混在する埃等による全熱交換器６の目詰まりを防止する目的で設けられている。排気側エアフィルター１７は、室内空気に混在する埃等による全熱交換器６の目詰まりを防止する目的で設けられている。

下流側給気風路１３ｂと下流側排気風路１４ｂとは、全熱交換器６により仕切られている。上流側給気風路１３ａと上流側排気風路１４ａとは、全熱交換器６により仕切られている。上流側給気風路１３ａと下流側排気風路１４ｂとは、平板状の仕切壁２０により区画されている。そして、上流側排気風路１４ａと下流側給気風路１３ｂとは、仕切壁２１により仕切られている。仕切壁２１には、下流側給気風路１３ｂ内の給気用送風機３の上流となる上流領域１３ｃ、すなわち、下流側給気風路１３ｂにおける全熱交換器６と給気用送風機３との間の領域と、上流側排気風路１４ａと、を連通するバイパス開口２１ａが形成されている。

また、下流側給気風路１３ｂには、バイパス開口２１ａを開閉する開閉部であるバイパスダンパー１８が配置されている。バイパス開口２１ａは、上流側排気風路１４ａを流れる排気流の少なくとも一部を下流側給気風路１３ｂへ流す、すなわち上流側排気風路１４ａを流れる排気流を下流側給気風路１３ｂへバイパスさせることを目的として、上流側排気風路１４ａと下流側給気風路１３ｂの間に設けられている。

バイパスダンパー１８は、例えば仕切壁２１に沿う軸線の回りに回動する板からなり、モーター１９により駆動されて一端側が下流側給気風路１３ｂ内に変位する。バイパスダンパー１８は、図２に示すように、仕切壁２１に沿ってバイパス開口２１ａを閉じる閉じ位置と、図３に示すように、上流側排気風路１４ａに流れ込む室内空気の少なくとも一部をバイパス開口２１ａを通過するバイパス流Ｂとして流すための開放位置とに変位可能とされている。バイパスダンパー１８の開閉は、制御部２３により制御される。すなわち、熱交換型換気装置１００は、上流側排気風路１４ａに流れ込む室内空気を下流側給気風路１３ｂにバイパスさせるバイパス機能を備える。

バイパスダンパー１８によりバイパス開口２１ａを閉じた場合には、上流側排気風路１４ａと下流側給気風路１３ｂとが独立した状態となり、バイパス流Ｂは発生しない。

一方、バイパスダンパー１８を開いた場合には、上流側排気風路１４ａと下流側給気風路１３ｂとがバイパス開口２１ａを介して連通した状態となる。これにより、下流側給気風路１３ｂには、上流側排気風路１４ａからバイパス開口２１ａを通過するバイパス流Ｂが流れることになる。したがって、熱交換型換気装置１００は、室内から上流側排気風路１４ａに流入した室内空気をそのまま室内に戻して循環させながら加湿運転することが可能となる。

そして、バイパスダンパー１８を全開にすることにより、下流側給気風路１３ｂにおいて全熱交換器６に隣接する領域、すなわち下流側給気風路１３ｂにおける全熱交換器６と給気用送風機３との間を閉鎖することができる。すなわち、バイパスダンパー１８は、全開した場合に、全熱交換器６と加湿器８との間であってバイパス開口２１ａよりも上流側の位置で給気風路を塞ぐ位置に配置されている。これにより、給気風路におけるバイパスダンパー１８よりも上流側の空気流が下流側給気風路１３ｂに流れなくなり、下流側給気風路１３ｂには、上流側排気風路１４ａからバイパス開口２１ａを通過するバイパス流Ｂのみが流れることになる。したがって、熱交換型換気装置１００は、バイパスダンパー１８を完全に開くことにより、室内から上流側排気風路１４ａに流入した全ての室内空気を下流側給気風路１３ｂにバイパスさせて室内に戻し、室内空気を循環させながら加湿運転することが可能となる。本実施の形態１においては、バイパスダンパー１８の全開状態は、開度θが９０度である場合である。開度θは、仕切壁２１とバイパスダンパー１８とがなす角度である。なお、バイパスダンパー１８の開度θを調整することにより、室内空気の循環量を調整することができる。

コントロールボックス２２は、内部に制御部２３を収納し、筐体１において他の側面１ｃに設けられている。コントロールボックス２２には、制御部２３と通信可能なリモートコントローラー２４が接続されている。リモートコントローラー２４は、熱交換型換気装置１００の換気動作等の各種制御についての指令を受け付ける。リモートコントローラー２４は、ユーザから受け付けた各種指令を、制御部２３に出力する。制御部２３は、リモートコントローラー２４から入力された各種指令に基づいて、熱交換型換気装置１００の換気動作等の制御を行う。

制御部２３は、給気用送風機３、排気用送風機５、バイパスダンパー１８、温湿度センサー１５および空気調和機の室外機と通信可能である。制御部２３は、給気用送風機３および排気用送風機５に対して、運転を指示する運転信号、および停止を指示する停止信号を出力することにより、給気用送風機３および排気用送風機５の動作を制御する。

制御部２３は、バイパスダンパー１８に対して、開動作を指示する開動作信号、および閉動作を指示する閉動作信号を出力することにより、バイパスダンパー１８の開閉動作を制御する。なお、開動作信号には、バイパスダンパー１８の開度θを指示する開度情報が含まれる。バイパスダンパー１８が全開する場合の開度θは、９０度である。また、制御部２３には、室内の温度の情報および室内の湿度の情報が温湿度センサー１５から入力される。

制御部２３は、温湿度センサー１５から入力される室内の温度および湿度の情報に基づいて、空気調和機の室外機に対して、空調コイル７への冷媒の循環の開始を指示する冷媒循環信号、および空調コイル７への冷媒の循環の終了を指示する冷媒循環停止信号を出力することにより、空調コイル７の加熱または冷却を制御する。なお、制御部２３は、冷媒循環信号には、空調コイル７の加熱レベルまたは空調コイル７の冷却レベルを指示する情報が含まれる。

また、制御部２３は、バイパスダンパー１８の開閉を制御する。制御部２３は、後述する室内循環加湿運転を開始する循環運転開始時刻を指定する運転開始時刻情報と、室内循環加湿運転を終了する循環運転終了時刻を指定する運転終了時刻情報と、を設定可能とされている。制御部２３は、設定された運転開始時刻情報および運転終了時刻情報と、に基づいて、加湿運転を制御することができる。なお、運転開始時刻情報と運転終了時刻情報とは、リモートコントローラー２４に記憶されていてもよい。

制御部２３は、設定された循環運転開始時刻になるとバイパスダンパー１８を開くことによりバイパス開口２１ａを開き、室内から上流側排気風路１４ａに流入した排気流をバイパス開口２１ａから下流側給気風路１３ｂに流して室内空気を循環させながら加湿運転を実施する制御を行う。このとき、制御部２３は、熱交換型換気装置１００の排気用送風機５は停止しており、給気用送風機３のみを運転させる。以下、室内から上流側排気風路１４ａに流入した排気流をバイパス開口２１ａから下流側給気風路１３ｂに流して室内空気を循環させながら行う加湿運転を、室内循環加湿運転と呼ぶ場合がある。

また、制御部２３は、設定された循環運転終了時刻になると、室内循環加湿運転を停止する制御を行う。すなわち、制御部２３は、バイパスダンパー１８を閉じることによりバイパス開口２１ａを閉鎖し、給気用送風機３を停止させる制御を行う。すなわち、制御部２３は、予め設定された第１の時刻に開閉部によりバイパス開口２１ａを開き、予め設定された第２の時刻に開閉部によりバイパス開口２１ａを閉鎖する制御を行うことができる。

また、制御部２３は、温湿度センサー１５から入力される室内の温度および湿度の情報に基づいて、加湿器８への給水のオンまたはオフの制御を行う。

制御部２３は、例えば、図４に示したハードウェア構成の処理回路として実現される。図４は、本発明の実施の形態にかかる処理回路のハードウェア構成の一例を示す図である。制御部２３が図４に示す処理回路により実現される場合、制御部２３は、プロセッサ１０１がメモリ１０２に記憶されたプログラムを実行することにより、実現される。また、複数のプロセッサおよび複数のメモリが連携して上記機能を実現してもよい。また、制御部２３の機能のうちの一部を電子回路として実装し、他の部分をプロセッサ１０１およびメモリ１０２を用いて実現するようにしてもよい。

つぎに、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００の動作について説明する。図５は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００における室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャートである。

まず、制御部２３は、ステップＳ１０において、現在の時刻が運転開始時刻情報に指定された循環運転開始時刻になったか否かを判定する。現在の時刻が循環運転開始時刻になっていない場合は、すなわちステップＳ１０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ１０に戻る。

現在の時刻が循環運転開始時刻になった場合は、すなわちステップＳ１０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ２０において、開動作を指示する開動作信号をバイパスダンパー１８に出力する。すなわち、制御部２３は、図３に示すようにバイパスダンパー１８を開放位置に変位させてバイパスダンパー１８を開くことによりバイパス開口２１ａを開く制御を行う。ここで、開動作信号には、バイパスダンパー１８の開度θを全開、すなわち９０度の開度を指示する開度情報が含まれる。

バイパスダンパー１８は、開動作信号を受信すると、開動作信号および開度情報に基づいて全開の開放位置に変位する。これにより、下流側給気風路１３ｂにおいて全熱交換器６に隣接する領域、すなわち下流側給気風路１３ｂにおける全熱交換器６と給気用送風機３との間が閉鎖される。そして、給気風路におけるバイパスダンパー１８よりも上流側の空気流が下流側給気風路１３ｂに流れなくなり、図３に示すように下流側給気風路１３ｂには、上流側排気風路１４ａからバイパス開口２１ａを通過するバイパス流Ｂのみが流れる。ここでのバイパス流Ｂは、室内から上流側排気風路１４ａに流入した全ての室内空気である。したがって、室内から上流側排気風路１４ａに流入した全ての室内空気を下流側給気風路１３ｂにバイパスさせて室内に戻し、室内空気を循環させることが可能となる。

つぎに、制御部２３は、ステップＳ３０において、排気用送風機５を停止させたまま、運転を指示する運転信号を給気用送風機３に出力し、給気用送風機３のみの運転を開始させる制御を行う。給気用送風機３は、運転信号を受信すると運転を開始する。これにより、室内循環加湿運転が開始される。なお、ステップＳ２０とステップＳ３０との順番は逆でも構わない。

つぎに、制御部２３は、ステップＳ４０において、温湿度センサー１５において検知された最新の室内の温度である検知温度Ｔｒが既定の基準温度Ｔａ以下であるか否かを判定する。検知温度Ｔｒが既定の基準温度Ｔａより大である場合には、すなわちステップＳ４０においてＮｏの場合は、制御部２３は、空調コイル７の加熱を行わず、ステップＳ６０に進む。したがって、この場合は、空調コイル７による給気流の加熱が実施されない室内循環加湿運転が行われる。

検知温度Ｔｒが既定の基準温度Ｔａ以下である場合には、すなわちステップＳ４０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ５０において、空調コイル７への冷媒の循環の開始を指示する冷媒循環信号を空気調和機の室外機に出力することにより、空調コイル７の加熱の行う制御を行う。ここでの、空調コイル７の加熱レベルは１００％とされる。これにより、空調コイル７による給気流の加熱が実施され、室内循環加熱加湿運転が行われる。

つぎに、制御部２３は、ステップＳ６０において、現在の時刻が運転終了時刻情報に指定された循環運転終了時刻になったか否かを判定する。現在の時刻が循環運転終了時刻になっていない場合は、すなわちステップＳ６０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ４０に戻る。

現在の時刻が循環運転終了時刻になった場合は、すなわちステップＳ６０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ７０において、閉動作を指示する閉動作信号をバイパスダンパー１８に出力し、図２に示すようにバイパスダンパー１８を閉じ位置に変位させてバイパスダンパー１８を閉じることによりバイパス開口２１ａを閉じる制御を行う。

なお、循環運転終了時刻は、循環運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して、室内の湿度を目標室内湿度に到達させることができる時刻が設定される。循環運転終了時刻は、運転開始時の室内空気の湿度と、室内の湿度が目標室内湿度に到達するまでに要する運転時間と、の関係を示す運転時間データを予め実験により検証して決定されていることが好ましい。この運転時間データを用いることにより、室内の湿度を目標室内湿度に到達させたい時間を循環運転終了時刻とし、循環運転開始時刻を逆算することができる。

つぎに、制御部２３は、ステップＳ８０において、停止を指示する停止信号を給気用送風機３に出力し、給気用送風機３を停止させる制御を行う。これにより、室内循環加湿運転が終了される。なお、ステップＳ７０とステップＳ８０との順番は逆でも構わない。

熱交換型換気装置１００は、上述したように既定の運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して既定の運転終了時刻に室内循環加湿運転を終了させる制御を制御部２３が行う。これにより、全熱交換器６を通過した空気に比べて相対的に温かい室内空気を全熱交換器６と空調コイル７の間の下流側給気風路１３ｂにバイパスさせて室内に循環させることができるため、換気により室内空気の湿度が低下することを抑制しながら、室内空気の加湿を既定の期間において行うことができる。これにより、熱交換型換気装置１００は、室内空気の湿度の目標値である目標室内湿度に室内空気の湿度が到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。

そして、熱交換型換気装置１００は、バイパスダンパー１８を全開にして下流側給気風路１３ｂにおける全熱交換器６と給気用送風機３との間を閉鎖することにより、給気風路におけるバイパスダンパー１８よりも上流側の空気流が下流側給気風路１３ｂに流れなくして、換気による室内空気の湿度の低下を防止しながら、室内空気の加湿を行うことができる。これにより、熱交換型換気装置１００は、換気しながら加湿する方式と比較して、室内空気の湿度の目標値である目標室内湿度に室内空気の湿度が到達するまでの時間をより大幅に短縮することができる。

また、熱交換型換気装置１００は、検出した室内の温湿度に応じて空調コイル７の加熱量を調整し、空調コイル７で加熱した空気を加湿器８に流すことにより、必要最小限の空調コイル７の加熱量で加湿器８の加湿量を増大させることができる。これにより、省エネルギーで効率的に室内空気の加湿が可能である。すなわち、室内空気の温度が、空調コイル７の加熱が不要な程度の高い温度である場合には、空調コイル７の加熱を行わずに加湿器８により加湿を行うことにより、低消費電力での室内空気の加湿が可能となる。

また、室内空気の温度が、空調コイル７の加熱が必要な程度の温度であり空調コイル７の加熱を実施しながら加湿器８により加湿を行う場合においても、全熱交換器６を通過する給気流空気に比べて相対的に温かい室内空気を加熱するため、空調コイル７の加熱時間を短縮することができ、空調コイル７の加熱に要する電力、すなわち空気調和機の室外機において所望の温度の冷媒を空調コイル７に循環させるために要する電力を低減することができ、低消費電力での室内空気の加熱および加湿が可能となる。

また、熱交換型換気装置１００は、既定の運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して室内空気を循環しながら加湿運転を行うため、たとえば会社の室内において人が出社する前の一定の時間帯で室内空気循環加湿することが可能となる。これにより、熱交換型換気装置１００は、室内で人が活動する始業時刻までに快適な室内環境を提供することが可能となる。

また、熱交換型換気装置１００は、排気用送風機５を停止させて給気用送風機３のみを運転させることにより、室内空気の排気を停止し、低消費電力の無駄の無い効率的な室内空気の加湿が可能となる。

また、上述した熱交換型換気装置１００は、上述した循環運転開始時刻と循環運転終了時刻とを、会社の始業時刻前の時間に適切に設定することにより、多くの人が出社する前の一定の時間帯で室内空気を循環加湿することが可能となる。これにより、会社で多くの人が活動する始業時刻までに快適な室内環境を提供することが可能となる。

図６は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００の室内循環加湿運転での使用時と、通常の加熱加湿換気運転での使用時と、での室内空気の湿度の状態を示す特性図である。通常の加熱加湿換気運転は、バイパスダンパー１８によりバイパス開口２１ａを閉鎖した状態で給気用送風機３および排気用送風機５を運転させた通常の換気を行う換気運転である。すなわち、通常の加熱加湿換気運転では、室内から上流側排気風路１４ａに流入した室内空気の下流側給気風路１３ｂへのバイパスは行われず、室内から上流側排気風路１４ａに流入した室内空気は全て排気される。また、図６においては、室内循環加湿運転により、会社の始業時刻に目標室内湿度に到達する条件で、室内循環加湿運転と通常の加熱加湿換気運転とを開始させた場合について示している。また、図６においては、目標室内湿度に到達した後も、室内空気の湿度に基づいて空調コイル７の加熱または加熱の停止を制御する場合について示している。

図６から分かるように、熱交換型換気装置１００が停止した状態から室内循環加湿運転を行う場合は、熱交換型換気装置１００が停止した状態から通常の加熱加湿換気運転を行う場合に比べて、短時間で目標室内湿度に到達できることが分かる。

熱交換型換気装置１００が、運転開始後に通常の加熱加湿換気運転を行う場合は、給気流を、室外機から空調コイル７に循環させる冷媒の容量を１００％とした空調コイル７で加熱し、加湿器８で加湿する。このため、目標室内湿度に到達するまでに空調機の室外機は多くの電力を使用する。また、室内空気の換気を行いながら加湿を行うため、換気により室内空気中の水分を捨てることになり、目標室内湿度に到達するまでに時間がかかっている。

一方、熱交換型換気装置１００が、運転開始後に室内循環加湿運転を行う場合は、室内空気を換気せずに循環させるため、室内空気中の水分を捨てることがなく、短時間で目標室内湿度に到達できる。また、室内空気の湿度が目標室内湿度に到達するまでは、室内循環加湿運転においても室外機から空調コイル７に循環させる冷媒の容量を１００％として空調コイル７を加熱するが、室内空気の湿度が目標室内湿度に到達した後は、空調コイル７に循環させる冷媒の容量を低減するため、消費電力を抑えた加熱加湿運転が行われる。

したがって、熱交換型換気装置１００の室内循環加湿運転は、通常の加熱加湿換気運転よりも低消費電力での加湿が可能である、といえる。すなわち、熱交換型換気装置１００の室内循環加湿運転は、始業時刻前の短時間で快適な室内環境を効率的に提供することが可能である。

なお、上記においては、排気用送風機５を停止させたまま、給気用送風機３のみを運転させて室内循環加湿運転を行う場合について説明したが、バイパスダンパー１８を全開させない場合には、給気用送風機３とともに排気用送風機５を運転させても構わない。この場合には、全熱交換器６を通過した給気流がバイパスダンパー１８の開度θに応じて室内空気が全熱交換器６に流れるため、室内循環加湿運転とともに換気を行うことが可能である。

また、制御部２３は、循環加湿運転の停止後に、バイパスダンパー１８によりバイパス開口２１ａを閉鎖した状態で給気用送風機３および排気用送風機５を運転させた通常の換気を行う通常の加熱加湿換気運転へ自動移行する制御を行うことも可能である。以下では、熱交換型換気装置１００が、循環加湿運転の停止後に通常の加熱加湿換気運転に移行する場合について説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００における室内循環加湿運転から通常の加熱加湿換気運転への移行制御の手順を示すフローチャートである。なお、図７においては、図５に示したフローチャートと同じ処理については図５と同じステップ番号を付している。

まず、図５に示すステップＳ１０からステップＳ７０の制御が行われる。つぎに、制御部２３は、ステップＳ１１０において、給気用送風機３を運転させた状態で、運転を指示する運転信号を排気用送風機５に出力し、排気用送風機５を運転させる制御を行う。排気用送風機５は、運転信号を受信すると運転を開始する。これにより、熱交換型換気装置１００における運転が、室内循環加湿運転から通常の加熱加湿換気運転へ切り替わる。なお、ステップＳ７０とステップＳ１１０との順番は逆でも構わない。

その後は、目標室内湿度に到達した後も、制御部２３が室内空気の湿度に基づいて空調コイル７の加熱または加熱の停止を制御することにより給気流の加湿度合いを制御して、室内の湿度を制御する。

つぎに、室内循環加湿運転と通常の加熱加湿換気運転とを切り替える熱交換型換気装置１００の運転制御の例について説明する。たとえば、会社における始業時刻前の時間帯は、空調対象となる室内に人が居ない状態、または人が少ない状態である。この場合、室内の炭酸ガスの濃度は低く、室内の空気の汚染度は低い。このため、始業時刻前の時間帯においては、熱交換型換気装置１００は、室内の空気の加湿を目的とした運転を実施して室内の湿度を既定の目標室内湿度にする。すなわち、制御部２３には、１日の最初の室内循環加湿運転の開始時刻と終了時刻とが始業時刻前の時間帯に設定される。加湿運転の開始時刻は、熱交換型換気装置１００の運転開始時に設定される。これにより、熱交換型換気装置１００は、室内で多くの人が活動を始める始業時刻までに室内の湿度を自動で効率的に目標室内湿度にすることができ、快適な室内環境を提供することが可能となる。

この場合、熱交換型換気装置１００は、室内の空気の換気を行っていないため、換気により室内の空気の湿度が低下することがない。このため、空調コイル７を１００％の加熱状態、すなわち空気調和機の室外機から空調コイル７に循環させる冷媒の容量を１００％とした状態で稼働させなくてもよく、空調コイル７の加熱に要する電力を低減することができる。また、室内の湿度を短時間で目標室内湿度にする場合には、空調コイル７を１００％の加熱状態で稼働させてもよい。この場合も、換気により室内の空気の湿度が低下することがないため、換気を行いつつ空調コイル７を１００％の状態で稼働させる場合と比べて、短時間で目標室内湿度にすることができ、また空調コイル７を１００％の加熱状態で稼働させる時間が短いため空調コイル７の加熱に要する電力を低減することができる。

また、制御部２３は、たとえば温湿度センサー１５の検出結果に基づいて、通常の加熱加湿換気運転中に室内の湿度が、人が不快に感じる既定の湿度基準値よりも低下したことを検出した場合には、既定の運転時間だけ、または既定の湿度になるまで、一時的に室内循環加湿運転を実施する制御を行ってもよい。その後、制御部２３は、熱交換型換気装置１００の運転を室内循環加湿運転から通常の加熱加湿換気運転へ移行させる制御を行う。

既定の運転時間および既定の湿度は、予め制御部２３に設定される。また、既定の湿度は、既定の湿度基準値以上の湿度であればよいが、室内循環加湿運転の終了後に通常の加熱加湿換気運転が実施されることを考慮すると、既定の湿度基準値以上であって目標室内湿度に近い湿度であることが好ましく、目標室内湿度であることがより好ましい。

熱交換型換気装置１００は、上記のような制御を繰り返し行うことにより、室内の湿度を短時間および低電力で効率的に目標室内湿度にすることができ、また室内の空気の汚染を低減することができ、快適な室内環境を自動で提供することが可能となる。

上述したように、本実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００は、既定の運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して既定の運転終了時刻に室内循環加湿運転を終了させる。これにより、熱交換型換気装置１００は、換気により室内空気の湿度が低下することを抑制または防止しながら、室内空気の加湿を既定の期間において計画的に且つ効率的に行うことができ、室内空気の湿度の目標値である目標室内湿度に室内空気の湿度が到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。

また、熱交換型換気装置１００は、室内循環加湿運転においては、全熱交換器６を通過する給気流の空気に比べて相対的に温かい室内空気を加熱するため、空調コイル７の加熱時間を短縮でき、低消費電力での室内空気の加熱および加湿が可能となる。

したがって、本実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００によれば、換気により室内空気の湿度が低下することを抑制または防止しながら、少ない電力量で短時間に室内の空気の湿度を上げることが可能な熱交換型換気装置を得ることができる、という効果を奏する。

実施の形態２．
実施の形態２では、熱交換型換気装置１００の他の制御例について説明する。実施の形態２では、制御部２３は、運転開始後の一定の時間だけ室内循環加湿運転を行う制御を行う。図８は、本発明の実施の形態２における熱交換型換気装置１００の室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャートである。なお、図８においては、図５に示したフローチャートと同じ処理については図５と同じステップ番号を付している。

図５に示すステップＳ１０からステップＳ５０の制御が行われる。つぎに、制御部２３は、ステップＳ２１０において、運転開始後から既定の時間が経過したか否かを判定する。既定の時間が経過していない場合は、すなわちステップＳ２１０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ４０に戻る。既定の時間は、予め制御部２３に設定されている。なお、既定の時間は、リモートコントローラー２４に記憶されていてもよい。

運転開始後から既定の時間が経過した場合は、すなわちステップＳ２１０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ２２０において、閉動作を指示する閉動作信号をモーター１９に出力し、図２に示すようにバイパスダンパー１８を閉じ位置に変位させてバイパスダンパー１８を閉じることによりバイパス開口２１ａを閉じる制御を行う。

なお、既定の時間は、熱交換型換気装置１００が停止した状態から循環運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して室内の湿度を目標室内湿度に到達させることができる時間、すなわち運転開始後に室内の湿度を目標室内湿度に到達させることができる時間が設定される。既定の時間は、運転開始時の室内空気の湿度と、室内の湿度が目標室内湿度に到達するまでに要する運転時間と、の関係を示す運転時間データを予め実験により検証して決定されていることが好ましい。この運転時間データを用いることにより、室内の湿度を目標室内湿度に到達させたい時間を既定の時間とし、循環運転開始時刻を逆算することができる。

つぎに、制御部２３は、ステップＳ２３０において、停止を指示する停止信号を給気用送風機３に出力し、給気用送風機３を停止させる制御を行う。これにより、室内循環加湿運転が終了される。なお、ステップＳ２２０とステップＳ２３０との順番は逆でも構わない。

また、制御部２３は、上述した実施の形態１の場合と同様に、室内循環加湿運転の停止後に、バイパスダンパー１８によりバイパス開口２１ａを閉鎖した状態で給気用送風機３および排気用送風機５を運転させた通常の換気を行う通常の加熱加湿換気運転へ自動移行する制御を行うことも可能である。

実施の形態２においては、上述した実施の形態１の場合と同様に、低消費電力の無駄の無い効率的な室内空気の加湿が可能となり、室内空気の湿度の目標値である目標室内湿度に室内空気の湿度が到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。実施の形態２においては、上述した実施の形態１の場合と同様に、循環運転開始時刻と既定の時間とを適切に設定することにより、短時間で、所望の時刻に快適な室内環境を提供することが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態３では、室内の炭酸ガス濃度が既定の炭酸ガス濃度基準値以下の場合のみ、室内循環加湿運転を行う場合について説明する。図９は、本発明の実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００を上面側から透視した場合の概略模式図である。本実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００に炭酸ガスセンサー２５が追加された構成を有する。

炭酸ガスセンサー２５は、上流側排気風路１４ａに配置されており、上流側排気風路１４ａを通過する空気の炭酸ガス濃度、すなわち室内空気の炭酸ガス濃度を検知する。炭酸ガスセンサー２５は、制御部２３と通信可能とされている。炭酸ガスセンサー２５は、熱交換型換気装置２００の電源がオン状態の間、予め設定された既定の周期で室内空気の炭酸ガス濃度を検出し、検出した炭酸ガス濃度の情報を制御部２３に出力する。なお、炭酸ガスセンサー２５は、制御部２３の制御により駆動してもよい。

つぎに、本発明の実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００の動作について説明する。図１０は、本発明の実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００における室内循環加湿運転の制御の手順を示すフローチャートである。なお、図５に示したフローチャートと同じ処理については図５と同じステップ番号を付している。

まず、制御部２３は、ステップＳ１０において、現在の時刻が運転開始時刻情報に指定された循環運転開始時刻になったか否かを判定する。現在の時刻が循環運転開始時刻になっていない場合は、すなわちステップＳ１０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ１０に戻る。

現在の時刻が循環運転開始時刻になった場合は、すなわちステップＳ１０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ３１０において、炭酸ガスセンサー２５において検知された最新の室内空気の炭酸ガス濃度である検知濃度Ｃｒが既定の基準濃度Ｃａ以下であるか否かを判定する。既定の基準濃度Ｃａは、任意に設定可能であり、予め制御部２３に設定されている。なお、既定の基準濃度Ｃａは、リモートコントローラー２４に記憶されていてもよい。

検知濃度Ｃｒが既定の基準濃度Ｃａより大である場合には、すなわちステップＳ３１０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ３２０において、空調コイル７による給気流の加熱を行うとともに給気用送風機３および排気用送風機５を運転させて通常の換気を行う通常の加熱加湿換気運転を開始する制御を行う。その後、制御部２３は、ステップＳ３１０に戻る。

検知濃度Ｃｒが既定の基準濃度Ｃａ以下である場合には、すなわちステップＳ３１０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ２０において、開動作を指示する開動作信号をモーター１９に出力し、図３に示すようにバイパスダンパー１８を開放位置に変位させてバイパスダンパー１８を開くことによりバイパス開口２１ａを開く制御を行う。

ステップＳ２０以降の手順は、基本的に図５に示したフローチャートの手順と同じである。ただし、ステップＳ３０においては、給気用送風機３が既に運転している場合には、制御部２３は、給気用送風機３を運転させる制御を省略するとともに排気用送風機５を停止させる制御を行う。

また、ステップＳ６０においては、現在の時刻が循環運転終了時刻になっていない場合は、すなわちステップＳ６０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ３１０に戻る。これより、制御部２３は、炭酸ガスセンサー２５の検出結果に基づいて、室内循環加湿運転中に室内空気の炭酸ガスの濃度が既定の基準濃度Ｃａよりも増加したことを検出した場合には、既定の基準濃度Ｃａ以下になるまで、一時的に通常の加熱加湿換気運転を実施する制御を行うことができる。

上述したように実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００は、上述した実施の形態１の場合と同様に、低消費電力で無駄の無い効率的な室内空気の加湿が可能となり、室内空気の湿度の目標値である目標室内湿度に室内空気の湿度が到達するまでの時間を大幅に短縮することができる。

また、実施の形態３にかかる熱交換型換気装置２００は、室内空気の炭酸ガス濃度が既定の基準濃度Ｃａ以下の場合のみ、バイパス開口２１ａを開き、室内循環加湿運転を行う。これにより、熱交換型換気装置２００は、少ない電力で室内の湿度を快適なレベルに自動で効率的に保持することができるとともに、室内の炭酸ガスの濃度を低下させて室内の空気の汚染を低減することができ、快適な室内環境を自動で提供することが可能となる。

実施の形態４．
上述した実施の形態１から実施の形態３に示す天井隠蔽型の外気処理ユニットは、１つの筐体の中に熱交換型換気装置の基本的な機能部分と、給気流の温度を調整するための機能部である温度調整装置の部分との両方を収納しているため、上記のようなバイパス機能を設けるにはスペース的に困難な場合も想定される。このような場合には、以下に示すような熱交換型換気装置も構成可能である。なお、以下に示す熱交換型換気装置は、加湿器は備えておらず、加湿機能は有していない。

実施の形態４にかかる外気処理システム３００は、熱交換型換気装置４００と、接続ダクト４１により熱交換型換気装置４００と接続された温度調整装置５００と、を有する。図１１は、本発明の実施の形態４にかかる外気処理システム３００を上面側から透視した場合の概略模式図である。図１２は、本発明の実施の形態４にかかる外気処理システム３００の熱交換型換気装置４００を上面側から透視した場合の概略模式図である。図１３は、本発明の実施の形態４にかかる外気処理システム３００の温度調整装置５００を上面側から透視した場合の概略模式図である。図１１においては、バイパス開口３５ａが閉鎖されている状態を示している。図１２においては、バイパス開口３５ａが開かれた状態を示している。また、図１１から図１３における矢印は、給気流または排気流の流れる方向を示している。なお、図１１から図１３においては、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００と同じ構成については、同じ符号を付すことで詳細な説明を省略する。

熱交換型換気装置４００は、天井裏に隠して配置される天井隠蔽型の外気処理ユニットである。熱交換型換気装置４００が実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００と異なる点は、上流側給気風路１３ａと下流側給気風路１３ｂと上流側排気風路１４ａと下流側排気風路１４ｂとが全て仕切壁で仕切られている点と、室内吸込口１１ｂと、仕切壁３２と、仕切壁３３と、仕切壁３５と、開閉部としてのバイパスダンパー３６およびモーター３７を備える点である。なお、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００の室内吸込口１１に対応する室内吸込口を室内吸込口１１ａと示す。

筐体１の内部には、全熱交換器６の熱交換器給気風路を介して入口端である室外吸込口９と出口端である室内吹出口１０とを連通させる給気風路と、全熱交換器６の熱交換器排気風路を介して入口端である室内吸込口１１ａと出口端である室外吹出口１２とを連通させる排気風路とが互いに独立して形成されている。すなわち、筐体１の内部には、建物の外部と室内とを、室外吸込口９および室内吹出口１０を通じて繋いで建物の外部の空気を室内へ給気するための給気風路と、室内と建物の外部とを、室内吸込口１１ａおよび室外吹出口１２を通じて繋いで室内の空気を室外へ排気するための排気風路と、が設けられている。

上流側給気風路１３ａと下流側排気風路１４ｂとは、仕切壁３１により仕切られている。下流側給気風路１３ｂと下流側排気風路１４ｂとは、仕切壁３２により仕切られている。上流側給気風路１３ａと上流側排気風路１４ａとは、仕切壁３３により仕切られている。

また、下流側給気風路１３ｂと上流側排気風路１４ａとの間であって、筐体１における室内吸込口１１ｂが設けられた側面に隣り合う領域には、バイパス風路１３ｄが設けられている。上流側排気風路１４ａとバイパス風路１３ｄとは、仕切壁３４により仕切られている。下流側給気風路１３ｂとバイパス風路１３ｄとは、仕切壁３５およびバイパスダンパー３６により仕切られている。バイパス風路１３ｄは、室内吸込口１１ｂを介して筐体１の外部に連通している。

仕切壁３５には、バイパス開口３５ａが形成されている。バイパス開口３５ａは、開閉部であるバイパスダンパー３６により開閉される。バイパス開口３５ａは、室内吸込口１１ｂからバイパス風路１３ｄに流れる室内空気、すなわち還流を下流側給気風路１３ｂへ流す、すなわち外部からバイパス風路１３ｄに流れる還流を下流側給気風路１３ｂへバイパスさせることを目的として設けられている。室内からバイパス風路１３ｄへの還流は、給気用送風機３により形成される。

バイパスダンパー３６は、例えば仕切壁３５に沿う軸線の回りに回動する板からなり、モーター３７により駆動されて一端側がバイパス風路１３ｄ内に変位する。バイパスダンパー３６は、図１１に示すように、仕切壁３５に沿ってバイパス開口３５ａを閉じる閉じ位置と、図１２に示すように、外部からバイパス風路１３ｄに流れ込む室内空気を、バイパス開口３５ａを通過するバイパス流Ｃとして流すための開放位置とに変位可能とされている。バイパスダンパー３６の開閉は、制御部２３により制御される。すなわち、熱交換型換気装置４００は、バイパス風路１３ｄに流れ込む室内空気を下流側給気風路１３ｂにバイパスさせるバイパス機能を備える。

温度調整装置５００には、筐体４２の一方の側面に温調前空気取入口４４が設けられ、他方の面に温調後空気吹出口４５が設けられている。温調前空気取入口４４および温調後空気吹出口４５は、ダクトに接続されるダクト接続用フランジとして形成されている。温調前空気取入口４４は、接続ダクト４１を介して熱交換型換気装置４００の室内吹出口１０に接続されている。温調後空気吹出口４５は、室内に連通した図示しないダクトを介して室内空間に連通される。熱交換型換気装置４００の室内吹出口１０から接続ダクト４１を通って温調前空気取入口４４に流入する給気流は、温調後空気吹出口４５からダクトを介して室内空間に送られる。

また、温度調整装置５００の内部には、温調前空気取入口４４から流入した温度調整前空気と熱交換をするための熱交換器である空調コイル４３が配置されている。これにより、温度調整装置５００は、図１３に示すように温度調整前空気である温調前空気取入口４４に流入する給気流を加熱して、温度調整後空気として温調後空気吹出口４５からダクトを介して室内空間に送ることができる。

熱交換型換気装置４００は、上述したように下流側給気風路１３ｂとバイパス風路１３ｄとの間にバイパスダンパー３６を設け、バイパスダンパー３６の開度θを調整することにより、バイパス風路１３ｄおよび下流側給気風路１３ｂを介した室内空気の循環風量、すなわちバイパス流Ｃの風量を調節することが可能である。ここでの開度θは、仕切壁３５とバイパスダンパー３６とがなす角度である。

熱交換型換気装置４００は、バイパスダンパー３６によりバイパス開口３５ａを閉じた場合には、バイパス風路１３ｄと下流側給気風路１３ｂとが独立した状態となり、バイパス流Ｃは発生しない。一方、バイパスダンパー３６を開いた場合には、バイパス風路１３ｄと下流側給気風路１３ｂとがバイパス開口３５ａを介して連通した状態となる。これにより、下流側給気風路１３ｂには、バイパス風路１３ｄからバイパス開口３５ａを通過するバイパス流Ｃが流れることになる。したがって、熱交換型換気装置４００は、室内からバイパス風路１３ｄに流入した室内空気をそのまま室内に戻して循環させながら運転することが可能となる。

たとえば寒い時期においては、室内空気の温度は、室外空気が全熱交換器６を通過して下流側給気風路１３ｂに流れる給気流の温度よりも高い。このため、バイパス風路１３ｄおよび下流側給気風路１３ｂを介した室内空気の循環風量を増やすことにより、バイパスダンパー３６を閉じた状態で換気のみを行った場合と比べて、下流側給気風路１３ｂから温度調整装置５００に供給される給気流の温度を高くすることができる。

したがって、温度調整装置５００において給気流を所望の温度に加熱する場合に、換気のみを実施している場合と比べて、短時間で給気流を加熱することができる。すなわち、温度調整装置５００は、バイパスダンパー３６を閉じた状態の換気運転で温度調整装置５００に供給される給気流空気に比べて相対的に温かい給気流空気を加熱することになる。このため、空調コイル４３の加熱時間を短縮することができ、空調コイル４３の加熱に要する電力、すなわち空気調和機の室外機において所望の温度の冷媒を空調コイル４３に循環させるために要する電力を低減することができ、低消費電力での室内空気の加熱が可能となる。ただし、この場合は、室内空気の換気の効率が低下する。

同様に、暑い時期においては、室内空気の温度は、室外空気が全熱交換器６を通過して下流側給気風路１３ｂに流れる給気流の温度よりも低い。このため、温度調整装置５００において給気流を所望の温度に冷却する場合に、バイパス風路１３ｄおよび下流側給気風路１３ｂを介した室内空気の循環風量を増やすことにより、短時間で給気流を冷却することができ、また少ない電力量で給気流を冷却することができる。

一方、室内空気の換気が必要な場合には、バイパスダンパー３６の開度が小さい状態としてバイパス風路１３ｄおよび下流側給気風路１３ｂを介した室内空気の循環風量を少なくする、またはバイパスダンパー３６を閉じた状態として換気運転を行うことにより、効率的に室内空気の換気が行える。

なお、室内吸込口１１ｂの開口面積が大きすぎる場合、すなわち、バイパス流Ｃである室内空気の還流の風量が多すぎる場合には、換気機器としての風量が低下する。このため、室内吸込口１１ｂの開口面積は、室内吸込口１１ａの開口面積に対して１０％から３０％程度の面積とすることが好ましい。

図１４は、本発明の実施の形態４にかかる外気処理システム３００の熱交換型換気装置４００を上面側から透視した場合の概略模式図である。熱交換型換気装置４００は、温度調整装置５００と接続せずに使用することも可能である。この場合は、図１４に示すように、室内吸込口１１ｂの代わりに、熱交換型換気装置４００の側面における室内吸込口１１ｂの配置位置に設けられた開口を、塞ぎ板４６により塞いで使用される。

上述したように、本実施の形態４にかかる外気処理システム３００は、バイパス風路１３ｄおよび下流側給気風路１３ｂを介して室内空気を給気流として還流できる。これにより、外気処理システム３００は、室内空気の温度調整を行うに際し、空調コイル４３を加熱または冷却する時間を短縮することができる。また、外気処理システム３００は、空調コイル４３の加熱または冷却に要する電力、すなわち空気調和機の室外機において所望の温度の冷媒を空調コイル４３に循環させるために要する電力を低減することができ、低消費電力での室内空気の加熱が可能となる。

したがって、本実施の形態４にかかる外気処理システム３００によれば、換気により室内空気の温度が変動することを抑制または防止しながら、室内空気の温度調整を効率的に行うことができ、少ない電力量で短時間に室内の空気の温度を上げることができる、という効果を奏する。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、実施の形態の技術同士を組み合わせることも可能であるし、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１，４２ 筐体、１ａ，１ｂ，１ｃ 側面、２ 給気用送風機モーター、３ 給気用送風機、４ 排気用送風機モーター、５ 排気用送風機、６ 全熱交換器、７，４３ 空調コイル、８ 加湿器、９ 室外吸込口、１０ 室内吹出口、１１，１１ａ，１１ｂ 室内吸込口、１２ 室外吹出口、１３ａ 上流側給気風路、１３ｂ 下流側給気風路、１３ｃ 上流領域、１４ａ 上流側排気風路、１４ｂ 下流側排気風路、１５ 温湿度センサー、１６ 給気側エアフィルター、１７ 排気側エアフィルター、１８，３６ バイパスダンパー、１９，３７ モーター、２０，２１，３１，３２，３３，３４，３５ 仕切壁、２１ａ，３５ａ バイパス開口、２２ コントロールボックス、２３ 制御部、２４ リモートコントローラー、２５ 炭酸ガスセンサー、４１ 接続ダクト、４４ 温調前空気取入口、４５ 温調後空気吹出口、４６ 塞ぎ板、１００，２００，４００ 熱交換型換気装置、１０１ プロセッサ、１０２ メモリ、３００ 外気処理システム、５００ 温度調整装置、Ｃａ 基準濃度、Ｃｒ 検知濃度、ＥＡ 排気、ＯＡ 外気、ＲＡ 還気、ＳＡ 給気、Ｔａ 基準温度、Ｔｒ 検知温度。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる熱交換型換気装置は、室内の空気を室外に排気する排気風路と、室外の空気を室内に給気する給気風路と、が独立して内部に形成された本体と、給気風路内に設けられた給気用送風機と、排気風路内に設けられた排気用送風機と、本体の内部に設けられて給気風路を流通する空気と排気風路を流通する空気との間で熱交換させる熱交換器と、給気風路における熱交換器よりも下流側に配置された加湿器と、を備える。また、熱交換型換気装置は、熱交換器よりも上流側の排気風路を熱交換器と加湿器との間の給気風路に連通させるバイパス開口を有し、熱交換器よりも上流側の排気風路と熱交換器よりも下流側の給気風路とを仕切る仕切壁と、バイパス開口を開閉する開閉部と、予め設定された第１の時刻に開閉部によりバイパス開口を開き、予め設定された第２の時刻に開閉部によりバイパス開口を閉鎖する制御を行う制御部と、を備える。

排気風路は、上流側排気風路１４ａと、上述した熱交換器排気風路と、下流側排気風路１４ｂと、に分けられる。上流側排気風路１４ａは、全熱交換器６よりも上流側の排気風路であり、室内吸込口１１から全熱交換器６までの排気流の通風路である。熱交換器排気風路は、全熱交換器６における排気流の通風路である。下流側排気風路１４ｂは、全熱交換器６から室外吹出口１２までの排気流の通風路である。排気流は、室内吸込口１１から吸い込まれて室外吹出口１２から室外に排気される室内空気の流れである。

制御部２３は、設定された循環運転開始時刻になるとバイパスダンパー１８を開くことによりバイパス開口２１ａを開き、室内から上流側排気風路１４ａに流入した排気流をバイパス開口２１ａから下流側給気風路１３ｂに流して室内空気を循環させながら加湿運転を実施する制御を行う。このとき、熱交換型換気装置１００の排気用送風機５は停止しており、制御部２３は、給気用送風機３のみを運転させる。以下、室内から上流側排気風路１４ａに流入した排気流をバイパス開口２１ａから下流側給気風路１３ｂに流して室内空気を循環させながら行う加湿運転を、室内循環加湿運転と呼ぶ場合がある。

検知温度Ｔｒが既定の基準温度Ｔａ以下である場合には、すなわちステップＳ４０においてＹｅｓの場合は、制御部２３は、ステップＳ５０において、空調コイル７への冷媒の循環の開始を指示する冷媒循環信号を空気調和機の室外機に出力することにより、空調コイル７の加熱を行う制御を行う。ここでの、空調コイル７の加熱レベルは１００％とされる。これにより、空調コイル７による給気流の加熱が実施され、室内循環加熱加湿運転が行われる。

また、室内空気の温度が、空調コイル７の加熱が必要な程度の温度であり空調コイル７の加熱を実施しながら加湿器８により加湿を行う場合においても、全熱交換器６を通過する給気流の空気に比べて相対的に温かい室内空気を加熱するため、空調コイル７の加熱時間を短縮することができ、空調コイル７の加熱に要する電力、すなわち空気調和機の室外機において所望の温度の冷媒を空調コイル７に循環させるために要する電力を低減することができ、低消費電力での室内空気の加熱および加湿が可能となる。

また、熱交換型換気装置１００は、既定の運転開始時刻に室内循環加湿運転を開始して室内空気を循環しながら加湿運転を行うため、たとえば会社の室内において人が出社する前の一定の時間帯で室内空気を循環加湿することが可能となる。これにより、熱交換型換気装置１００は、室内で人が活動する始業時刻までに快適な室内環境を提供することが可能となる。

また、制御部２３は、室内循環加湿運転の停止後に、バイパスダンパー１８によりバイパス開口２１ａを閉鎖した状態で給気用送風機３および排気用送風機５を運転させた通常の換気を行う通常の加熱加湿換気運転へ自動移行する制御を行うことも可能である。以下では、熱交換型換気装置１００が、室内循環加湿運転の停止後に通常の加熱加湿換気運転に移行する場合について説明する。図７は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００における室内循環加湿運転から通常の加熱加湿換気運転への移行制御の手順を示すフローチャートである。なお、図７においては、図５に示したフローチャートと同じ処理については図５と同じステップ番号を付している。

また、ステップＳ６０においては、現在の時刻が循環運転終了時刻になっていない場合は、すなわちステップＳ６０においてＮｏの場合は、制御部２３は、ステップＳ３１０に戻る。これにより、制御部２３は、炭酸ガスセンサー２５の検出結果に基づいて、室内循環加湿運転中に室内空気の炭酸ガスの濃度が既定の基準濃度Ｃａよりも増加したことを検出した場合には、既定の基準濃度Ｃａ以下になるまで、一時的に通常の加熱加湿換気運転を実施する制御を行うことができる。

したがって、温度調整装置５００において給気流を所望の温度に加熱する場合に、換気のみを実施している場合と比べて、短時間で給気流を加熱することができる。すなわち、温度調整装置５００は、バイパスダンパー３６を閉じた状態の換気運転で温度調整装置５００に供給される給気流の空気に比べて相対的に温かい給気流の空気を加熱することになる。このため、空調コイル４３の加熱時間を短縮することができ、空調コイル４３の加熱に要する電力、すなわち空気調和機の室外機において所望の温度の冷媒を空調コイル４３に循環させるために要する電力を低減することができ、低消費電力での室内空気の加熱が可能となる。ただし、この場合は、室内空気の換気の効率が低下する。

Claims (6)

1. 室内の空気を室外に排気する排気風路と、室外の空気を室内に給気する給気風路と、が独立して内部に形成された本体と、
   前記給気風路内に設けられた給気用送風機と、
   前記排気風路内に設けられた排気用送風機と、
   前記本体の内部に設けられて前記給気風路を流通する空気と前記排気風路を流通する空気との間で熱交換させる熱交換器と、
   前記給気風路における前記熱交換器よりも下流側に配置された加湿器と、
   前記熱交換器よりも上流側の前記排気風路を前記熱交換器と前記加湿器との間の前記排気風路に連通させるバイパス開口を有し、前記熱交換器よりも上流側の前記排気風路と前記熱交換器よりも下流側の前記給気風路とを仕切る仕切壁と、
   前記バイパス開口を開閉する開閉部と、
   予め設定された第１の時刻に前記開閉部により前記バイパス開口を開き、予め設定された第２の時刻に前記開閉部により前記バイパス開口を閉鎖する制御を行う制御部と、
   を備えることを特徴とする熱交換型換気装置。
2. 前記第１の時刻は、前記熱交換型換気装置の運転開始時であり、
   前記第２の時刻は、前記熱交換型換気装置の運転開始時から予め設定された既定の時間が経過した時刻であること、
   を特徴とする請求項１に記載の熱交換型換気装置。
3. 前記制御部は、前記開閉部により前記バイパス開口を開いた場合に、前記排気用送風機を停止させ、前記給気用送風機を動作させる制御を行うこと、
   を特徴とする請求項１または２に記載の熱交換型換気装置。
4. 前記開閉部は、全開した場合に、前記熱交換器と前記加湿器との間であって前記バイパス開口よりも上流側の位置で前記給気風路を塞ぐ位置に配置されていること、
   を特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の熱交換型換気装置。
5. 前記給気風路における前記熱交換器と前記加湿器との間に配置されて前記給気風路を通過する空気を加熱する空調コイルと、
   前記排気風路における前記熱交換器よりも上流側に配置されて前記排気風路を通過する空気の温度を検知する温度センサーと、
   を備え、
   前記バイパス開口は、前記給気風路における前記熱交換器と前記空調コイルとの間に配置され、
   前記制御部は、前記開閉部により前記バイパス開口を開いた状態で前記給気用送風機を動作させる場合に、前記温度センサーにおいて検知された検知温度が既定の基準温度よりも高い場合には前記空調コイルによる前記給気風路を通過する空気の加熱を行わず、前記温度センサーにおいて検知された検知温度が既定の基準温度以下である場合には前記空調コイルによる前記給気風路を通過する空気の加熱を行う制御を行うこと、
   を特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換型換気装置。
6. 前記排気風路における前記熱交換器よりも上流側に配置されて前記排気風路を通過する空気の炭酸ガス濃度を検知する炭酸ガスセンサーを備え、
   前記制御部は、前記炭酸ガスセンサーで検知された検知濃度が既定の基準濃度以下の場合に、前記開閉部により前記バイパス開口を開いた状態で前記給気用送風機を動作させる制御を行うこと、
   を特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の熱交換型換気装置。

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