WO2014050072A1 - 熱交換気装置 - Google Patents

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heat exchange
blower
exhaust
sensor
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橋本　俊彦
吉彦 高山
石黒　賢一
聡 逢坂
康晃 島
鈴木　康浩
耕次 飯尾
慶 竹下
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パナソニック株式会社
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    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F11/30—Control or safety arrangements for purposes related to the operation of the system, e.g. for safety or monitoring
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    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchange ventilator.
  • Total heat exchanger type heat exchangers are installed mainly in office buildings and factories, and are used for energy saving of multiple air conditioners.
  • Such a conventional heat exchange air device automatically switches between ventilation air conditioning and air purification air conditioning according to the degree of indoor air pollution (see, for example, Patent Document 1).
  • the ventilation device 101 includes a blower fan 103, a heating / cooling unit, an exhaust fan 106 and an air supply fan 107, a ventilation unit, an air purification unit, a damper 110, and a sensor 111.
  • the blower fan 103 is driven by the blower motor 102.
  • the heating / cooling unit includes a cold / hot water coil 104 for heating or cooling the air discharged from the blower fan 103.
  • the exhaust fan 106 and the air supply fan 107 are driven by a ventilation motor 105.
  • the ventilation unit includes a total heat exchanger 108 that exchanges heat between the air exhausted outdoors by the exhaust fan 106 and the air (outside air) supplied from the outdoors by the air supply fan 107.
  • the air purification unit includes an air purification device 109 having a dust collecting and deodorizing function.
  • the damper 110 automatically switches whether the return air (room air) from the room is led to the ventilation part or the air purification part.
  • the sensor 111 senses the degree of contamination of the return air from the room.
  • the heat exchange air device switches between ventilation operation through the total heat exchanger 108 and circulation operation of the room air through the air purification unit depending on the degree of indoor air contamination detected by the sensor 111.
  • the heat exchange air device of the present invention includes a case provided with an indoor air supply port, an exhaust port, an outside air intake port, and an indoor intake port, a heat exchange element provided inside the case, an air supply fan, and an exhaust air blower. And a control unit.
  • the heat exchange device includes a dust sensor that has a light receiving unit and a light emitting unit and detects suspended particles by reflection of light, and a sensor storage unit that stores the dust sensor.
  • the sensor storage portion is provided facing a supply air passage and an exhaust air passage formed inside the housing, and includes a shutter that opens and closes at a boundary between the supply air passage and the exhaust air passage.
  • the shutter opens and closes in such a heat exchange air device, the shutter only needs to be opened when the dust sensor detects air in the supply air passage and the exhaust air passage. Therefore, the time during which the dust sensor is exposed to the air in the supply air passage and the exhaust air passage is shortened, and dirt on the lens of the dust sensor is alleviated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a dust sensor used in the heat exchange air device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing an air conditioning member used in the heat exchange air device.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an air conditioning member used in the heat exchange device.
  • FIG. 7 is a schematic view showing a conventional heat exchange air device.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the heat exchange air device 1 includes a housing 27, a heat exchange element 2 provided inside the housing 27, an air supply blower 3, an exhaust air blower 4, and a control unit 6. .
  • the supply air blower 3 takes outside air A, which is outdoor air, into the room.
  • the exhaust blower 4 discharges indoor air B, which is indoor air, to the outside.
  • the heat exchange element 2 exchanges heat and moisture between the room air B and the outside air A.
  • the casing 27 includes an outside air inlet 14, an indoor air inlet 15, an indoor inlet 7, and an exhaust 16.
  • the outside air A is sucked in from the outside air inlet 14 and supplied into the room from the indoor air inlet 15.
  • the room air B is sucked from the indoor suction port 7 and discharged from the exhaust port 16 to the outside.
  • the outside air A passes through a supply air passage 28 from the outside air inlet 14 to the indoor inlet 15.
  • the indoor air B passes through the exhaust air passage 29 from the indoor suction port 7 to the exhaust port 16.
  • the supply air passage 28 and the exhaust air passage 29 are formed inside the casing 27.
  • an outdoor side air purifying filter 5 that purifies the outside air A is provided between the indoor suction port 7 and the heat exchange element 2.
  • a pre-filter 17 that protects the heat exchange element 2 from dirt is provided between the indoor suction port 7 and the heat exchange element 2.
  • a dust sensor 8 a that detects the amount of suspended particles contained in the indoor air B is provided on the exhaust air passage 29 downstream of the indoor suction port 7.
  • a dust sensor 8 b that detects the amount of suspended particles contained in the outside air A is provided downstream of the outside air inlet 14 in the supply air passage 28.
  • the dust sensor 8 a is stored in the sensor storage portion 9 a facing the exhaust air passage 29.
  • the dust sensor 8b is stored in the sensor storage unit 9b facing the supply air passage 28.
  • the heat exchange air device 1 includes the dust sensors 8a and 8b and the sensor storage portions 9a and 9b.
  • the sensor storage portions 9a and 9b are respectively provided with an inlet parallel to the wind flow in the exhaust air passage 29 and the supply air passage 28, or on the back side of the wind flow (in other words, the surface where the wind wraps around). Yes.
  • the entrances are provided with shutters 10a and 10b, respectively. That is, the shutters 10a and 10b open and close at the boundary between the exhaust air passage 29 and the supply air passage 28, respectively.
  • the inlets of the sensor storage unit 9a and the sensor storage unit 9b are provided in parallel to the wind direction.
  • the control unit 6 increases the rotational speeds of the supply air blower 3 and the exhaust air blower 4. And the control part 6 reduces the rotation speed of the supply air blower 3 and the exhaust air blower 4, when the amount of suspended particles detected in the dust sensor 8a falls below a predetermined value.
  • the predetermined value of the amount of suspended particles is set to a value at which the indoor environment has a dust concentration of 35 ⁇ g / m 3 or less (upper limit value of the daily average value according to the Environmental Basic Law). However, since the diameter (weight) of the suspended particles varies depending on the use environment, the predetermined value set in the control unit 6 is tuned depending on the installation location.
  • the ventilation air volume increases as the rotational speed of the supply air blower 3 and the exhaust air blower 4 increases.
  • the outside air A is purified by the outdoor-side air purification filter 5 and taken into the room, and the room air B is exhausted, so that the amount of floating dust in the room decreases.
  • control unit 6 decreases the rotational speeds of the air supply blower 3 and the exhaust blower 4 and the ventilation airflow is reduced.
  • the power consumption is increased or decreased in proportion to the ventilation air volume.
  • the amount of floating dust in the indoor air B is maintained below a predetermined amount of dust. Furthermore, when it falls below the predetermined amount of floating dust, the rotational speeds of the air supply blower 3 and the exhaust blower 4 are reduced, and the ventilation airflow is reduced, so that the power consumption is reduced.
  • the control unit 6 reduces the ventilation amount to prevent indoor air contamination.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a dust sensor used in the heat exchange device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the dust sensors 8 a and 8 b include a light emitting unit 21 and a light receiving unit 22 that are stored inside a box-shaped dust sensor housing 20.
  • the light emitting unit 21 emits infrared light.
  • the light receiving unit 22 receives the infrared light emitted from the light emitting unit 21.
  • the dust sensor housing 20 is provided with an air inlet hole 24 and an outlet hole 25.
  • a heating resistor 26 is provided in the vicinity of the inlet hole 24. Ascending airflow is generated in the dust sensor housing 20 due to heat generated by the heating resistor 26. And the air which flows from the inlet hole 24 to the outlet hole 25 is produced, and the air outside the dust sensor housing
  • the infrared rays emitted from the light emitting unit 21 are reflected by the dust 23 which is airborne particles taken into the dust sensor housing 20.
  • the light receiving unit 22 receives an infrared signal and determines the amount of suspended particles and the suspended particle diameter. As described above, the dust sensors 8a and 8b detect the dust 23 by reflection of light.
  • the dust sensors 8a and 8b are housed in a sensor storage portion 9a facing the exhaust air passage 29 and a sensor storage portion 9b facing the air supply air passage 28, respectively.
  • the shutters 10a and 10b are not shown in detail, the rotation shafts of the shutters 10a and 10b and the shaft of the stepping motor are connected to each other. The shutters 10a and 10b are opened and closed by controlling the rotation direction of the stepping motor.
  • the control unit 6 opens and closes the shutter 10a of the dust sensor 8a and the shutter 10b of the dust sensor 8b intermittently.
  • the shutters 10a and 10b are each opened once every hour for about 10 seconds, and the dust sensors 8a and 8b detect the amount of suspended particles when opened.
  • the control unit 6 controls the rotational speeds of the air supply blower 3 and the exhaust blower 4, that is, the air volume.
  • the control unit 6 increases the air volume of the exhaust blower 4 and discharges the suspended particles in the room to the outdoors.
  • the control part 6 increases the air volume of the air supply blower 3, and supplies fresh air indoors.
  • the shutters 10a and 10b are preferably opened once every hour for 5 to 15 seconds.
  • suspended particles having a diameter of less than 10 ⁇ m are slow to fall and stay in the air for a long time. Therefore, there is little change in the amount of suspended particles with respect to time change, and even sampling of about 10 seconds every hour has the same tendency as sampling continuously measured for 24 hours.
  • a temperature / humidity sensor 18 is provided in the vicinity of the dust sensor 8b.
  • the temperature and humidity sensor 18 detects the temperature and humidity of the outside air A, that is, the temperature and humidity of the air introduced into the dust sensor 8b.
  • a temperature / humidity sensor 19 is provided in the vicinity of the dust sensor 8a.
  • the temperature and humidity sensor 19 detects the temperature and humidity of the indoor air B, that is, the temperature and humidity of the air introduced into the dust sensor 8a.
  • the temperature sensors may be used in the vicinity of the dust sensors 8a and 8b instead of the temperature and humidity sensors 19 and 18.
  • the shutters 10a and 10b are in a closed state in most time periods. Therefore, a temperature difference is generated between the temperature of the dust sensors 8a and 8b and the temperature of the supply air passage 28, which is the temperature of the outside air A. Therefore, during cooling, the temperature of the dust sensor 8b may be low and the temperature of the supply air passage 28 may be high. In such a case, dew condensation may occur when warm air touches the lens of the cooled dust sensor 8b to cool it. In order to prevent erroneous determination or failure of the dust sensor 8b due to the generated condensation and dew trace, the following is performed. When the temperature detected by the temperature / humidity sensor 18 is a low temperature of 0 ° C. or lower, or when fog is generated in the outside air A, the shutter 10b is kept closed, and the amount of suspended particles is not detected by the dust sensor 8b.
  • the dust sensors 8a and 8b are exposed to air only for about 240 hours in 10 years, so that the adhesion of dirt to the light emitting part 21 and the light receiving part 22 of the dust sensors 8a and 8b is suppressed.
  • the maintenance interval becomes long, and the sensor sensitivity is maintained for a long time.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the bypass air passage 30 is an air passage connecting the heat exchange element 2 and the exhaust blower 4 from the indoor suction port 7.
  • the bypass damper 31 selectively allows the indoor air B to communicate with the heat exchange element 2 or the bypass air passage 30. Further, a temperature / humidity sensor 18 for outside air is provided in the vicinity of the outside air inlet 14. Operation
  • movement of the control part 6 in the structure of said heat exchange air apparatus 1 is demonstrated.
  • Ventilation priority mode In the ventilation priority mode, when the dust sensor 8a detects a value equal to or greater than a predetermined amount of suspended particles, the control unit 6 switches the bypass damper 31 to open the bypass air passage 30 side. And the control part 6 raises the rotation speed of the supply air blower 3 and the exhaust air blower 4, and reduces the amount of suspended particles in a room. At this time, the suspended particles contained in the room air B do not pass through the heat exchange element 2 and are directly discharged to the outdoors. Therefore, a decrease in heat exchange efficiency is suppressed without adhering airborne particles or the like to the heat exchange element 2.
  • Air conditioning priority mode When the air conditioning priority mode is selected, the room air B is exhausted via the bypass air passage 30 in the outside air temperature range that does not cause discomfort to the occupant even if the outside air A is directly introduced indoors.
  • the control unit 6 determines whether the air supply blower 3 and the exhaust blower 4 And the bypass damper 31 is switched so as to open the bypass air passage 30 side.
  • the temperature at which the outside air A is not concerned even if it is introduced indoors is, for example, in the range of 15 ° C. to 25 ° C. in the vicinity of the indoor air conditioning set temperature.
  • the bypass damper 31 In the vicinity of the indoor air conditioning set temperature, when the amount of suspended particles exceeds a predetermined value in the range of 15 ° C. to 25 ° C., the bypass damper 31 does not pass the indoor air B having a large amount of suspended particles through the heat exchange element 2.
  • the direction is switched to the direction of the bypass air passage 30 that leads to the exhaust fan 4.
  • the bypass air passage 30 is routed outside the housing 27, but may be provided inside the housing 27.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a heat exchange device according to Embodiment 3 of the present invention.
  • a cylindrical air-conditioning member 40 a is attached to a duct 41 connected to the indoor suction port 7.
  • An air conditioning member 40 b is attached to the outside air inlet 14.
  • the dust sensor housings 20 of the dust sensor 8a and the dust sensor 8b are attached to the air conditioning members 40a and 40b so that the inlet hole 24 is below the outlet hole 25, respectively.
  • FIG. 5 is a view showing an air-conditioning member used in the heat exchange air device of Embodiment 3 of the present invention
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the air-conditioning member used in the heat exchange air device.
  • the air-conditioning member 40 air-conditioning members 40 a and 40 b
  • the air-conditioning member 40 has a cylindrical shape, and is fitted into the duct 41 and the adapter of the outside air inlet 14 shown in FIG. 4.
  • the air conditioning member 40 includes a cylindrical member main body 42 and a box-shaped case 43. There is a through hole in the side wall of the cylindrical member main body 42 that leads to the box-shaped case 43. This through hole is partitioned by the shutter 44.
  • the shutter 44 is configured by connecting the rotating shaft of the shutter 44 and the shaft of the stepping motor 46. Then, the shutter 44 is opened and closed by controlling the rotation direction of the stepping motor 46.
  • the dust sensor 8 including the light receiving unit 22, the light emitting unit 21, and the heating resistor 26 shown in FIG.
  • the dust sensor housing 20 of the dust sensors 8 a and 8 b has an inlet hole 24 for introducing air and an outlet hole 25.
  • the air that has passed through the inlet hole 24 is discharged from the outlet hole 25 due to the rising airflow generated by the heat generation resistor 26 in the dust sensor housing 20.
  • the dust 23 reflects the infrared rays from the light emitting unit 21, receives the signal at the light receiving unit 22, and determines the amount of suspended particles and the suspended particle diameter Determine.
  • the dust sensor 8 is installed parallel to the cylindrical direction of the member main body 42, that is, the central axis direction of the cylinder.
  • the wind direction passing through the member main body 42 intersects the air flow direction from the inlet hole 24 toward the outlet hole 25. Therefore, the air flow in the vicinity of the inlet hole 24 in the dust sensor housing 20 is not easily affected by the wind speed passing through the member main body 42. That is, the air velocity passing through the outlet hole 25 from the inlet hole 24 is only an ascending airflow at a constant speed due to the heat generated by the heating resistor 26 in FIG. 2, so that stable suspended particles can be determined.
  • the air conditioning member 40 since the air conditioning member 40 has a cylindrical shape, it can be connected to the duct 41 of FIG. 4 so that the inlet hole 24 is below the outlet hole 25. Moreover, it can attach to the external air inlet 14 and the adapter of the indoor inlet 7 so that the inlet hole 24 may become below the outlet hole 25.
  • FIG. 6 since the air conditioning member 40 has a cylindrical shape, it can be connected to the duct 41 of FIG. 4 so that the inlet hole 24 is below the outlet hole 25. Moreover, it can attach to the external air inlet 14 and the adapter of the indoor inlet 7 so that the inlet hole 24 may become below the outlet hole 25.
  • the main body of the heat exchange device 1 needs to be installed upside down or on the wall depending on the direction of the duct. Even in such a case, since the air-conditioning member 40 is cylindrical, the inlet hole 24 can be mounted below the outlet hole 25 as shown in FIG.
  • the 4 opens the shutter 44 of the air conditioning member 40 in FIG. 6 for about several seconds at regular intervals, and detects the amount of suspended particles.
  • the rotation speed that is, the air volume of the air supply blower 3 and the exhaust blower 4 in FIG.
  • the air volume of the exhaust blower 4 is increased, and the suspended particles in the room are discharged outdoors.
  • the air volume of the air supply blower 3 is raised, and the fresh air removed by the outdoor side air purification filter 5 is supplied indoors.
  • the present invention can be applied to a heat exchange ventilator for home use and a heat exchange ventilator such as a building.

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Abstract

給気風路（２８）および排気風路（２９）が設けられた熱交換気装置（１）は、受光部と発光部とを有し光の反射により浮遊粒子を検知する埃センサ（８ａ、８ｂ）と、センサ格納部（９ａ、９ｂ）と、を備えている。センサ格納部（９ａ、９ｂ）は給気風路（２８）と排気風路（２９）とに面して設けられるとともに、給気風路（２８）および排気風路（２９）との境界に開閉するシャッター（１０ａ、１０ｂ）を備えている。

Description

熱交換気装置
　本発明は、熱交換換気装置に関する。
　全熱交換器型の熱交換気装置は、主にオフィスビルおよび工場に設置され、複数台設置された空調機の省エネルギーのために利用されている。このような従来の熱交換気装置は、室内空気の汚染度合いに応じ換気冷暖房と、空気清浄化冷暖房とを自動的に切り換えている（例えば、特許文献１参照）。
　以下、従来の熱交換気装置を示す概略図である図７を参照しながら説明する。換気装置１０１は、送風用ファン１０３と、加熱冷却部と、排気用ファン１０６および給気用ファン１０７と、換気部と、空気浄化部と、ダンパー１１０と、センサ１１１とを内蔵している。
　ここで送風用ファン１０３は、送風用モータ１０２により駆動される。加熱冷却部は、送風用ファン１０３より吐出する風を加熱または冷却するための冷温水コイル１０４を有する。排気用ファン１０６および給気用ファン１０７は、換気用モータ１０５により駆動される。換気部は、排気用ファン１０６により屋外に排出される空気と、給気用ファン１０７により屋外から給気する空気（外気）とを熱交換する全熱交換器１０８を有する。空気浄化部は、集塵および脱臭機能を有する空気浄化装置１０９を有する。ダンパー１１０は、室内からの還気（室内空気）を換気部に導くか空気浄化部に導くかを自動的に切り換える。センサ１１１は、室内からの還気の汚染度合を感知する。
　このように熱交換気装置は、センサ１１１により検出された室内空気の汚染度合によって、全熱交換器１０８を通して換気運転を行うか、空気浄化部を通して室内空気の循環運転を行なうか切り替える。
特開昭６３－１５６９４６号公報
　近年大気中の浮遊粒子が増大し、浮遊粒子の室内への流入防止、および屋外への排出促進技術が求められている。また従来の熱交換気装置においては、センサとして浮遊粒子を光学的に検出する埃センサが用いられている。このような光学式の埃センサでは、熱交換気装置が天井裏に設置される場合、または隠蔽型の場合、汚れた埃センサのレンズの清掃が非常に困難である、という課題を有していた。
　本発明の熱交換気装置は室内給気口、排気口、外気吸込口、および室内吸込口を設けた筐体と、筐体の内部に設けた熱交換素子、給気送風機、および排気送風機と、制御部とを備えている。また熱交換気装置は、受光部と発光部とを有し光の反射により浮遊粒子を検知する埃センサと、埃センサを格納するセンサ格納部と、を備えている。そしてセンサ格納部は筐体の内部に形成される給気風路と排気風路とに面して設けられるとともに、給気風路および排気風路との境界に開閉するシャッターを備えている。
　このような熱交換気装置はシャッターが開閉するため、埃センサが給気風路および排気風路の空気を検知するときのみ、シャッターが開放されればよい。そのため、埃センサが給気風路および排気風路の空気にさらされる時間が短縮され、埃センサのレンズの汚れが緩和される。
図１は、本発明の実施の形態１の熱交換気装置を示す概要図である。 図２は、同熱交換気装置に用いられる埃センサを示す概要図である。 図３は、本発明の実施の形態２の熱交換気装置を示す概要図である。 図４は、本発明の実施の形態３の熱交換気装置を示す概要図である。 図５は、同熱交換気装置に用いられる空調部材を示す図である。 図６は、同熱交換気装置に用いられる空調部材の断面図である。 図７は、従来の熱交換気装置を示す概略図である。
　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。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１の熱交換気装置を示す概要図である。図１に示すように熱交換気装置１は、筐体２７と、筐体２７の内部に設けた熱交換素子２、給気送風機３、および排気送風機４と、制御部６とを備えている。給気送風機３は、屋外の空気である外気Ａを室内に取り入れる。排気送風機４は、室内の空気である室内空気Ｂを屋外に排出する。熱交換素子２は、室内空気Ｂと外気Ａとの熱および湿分を交換する。
　また筐体２７は、外気吸込口１４と、室内給気口１５と、室内吸込口７と、排気口１６とを備えている。ここで外気Ａは、外気吸込口１４から吸い込まれ、室内給気口１５から室内へ供給される。室内空気Ｂは、室内吸込口７から吸い込まれ、排気口１６から屋外へ排出される。外気Ａは、外気吸込口１４から室内給気口１５までの給気風路２８を通る。また、室内空気Ｂは室内吸込口７から排気口１６までの排気風路２９を通る。このように給気風路２８と排気風路２９とは、筐体２７の内部に形成されている。
　外気吸込口１４と熱交換素子２との間には、外気Ａを浄化する屋外側空気清浄フィルター５が備えられている。室内吸込口７と熱交換素子２との間には、熱交換素子２を汚れから保護するプレフィルター１７が備えられている。また、排気風路２９における室内吸込口７の下流側には、室内空気Ｂに含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ８ａが設けられている。また、給気風路２８における外気吸込口１４の下流側には、外気Ａに含まれる浮遊粒子量を検知する埃センサ８ｂが設けられている。埃センサ８ａは、排気風路２９に面したセンサ格納部９ａに格納されている。また埃センサ８ｂは、給気風路２８に面したセンサ格納部９ｂに格納されている。このように熱交換気装置１には、埃センサ８ａ、８ｂと、センサ格納部９ａ、９ｂと、が備えられている。
　センサ格納部９ａ、９ｂは、それぞれ排気風路２９および給気風路２８における風の流れに対し平行な入口、もしくは風の流れの背面側（言わば、風が回り込んだ面）に入口を設けている。そして、この入口にそれぞれシャッター１０ａ、１０ｂが設けられている。すなわちシャッター１０ａ、１０ｂは、それぞれ排気風路２９と給気風路２８との境界にて開閉する。図１においては、風向に平行にセンサ格納部９ａ、センサ格納部９ｂの入口が設けられている。
　制御部６は、室内吸込口７の近傍に設けられた埃センサ８ａにおいて検出された浮遊粒子量が所定の値を超えたとき、給気送風機３と排気送風機４との回転数を増加させる。そして制御部６は、埃センサ８ａにおいて検出された浮遊粒子量が所定の値を下回ったとき、給気送風機３と排気送風機４との回転数を減少させる。なお浮遊粒子量の所定の値とは、例えば室内の環境が粉塵濃度３５μg/ｍ３以下（環境基本法による１日平均値の上限値）となる値に設定する。ただし、使用環境によって浮遊粒子の径（重量）が異なるので、制御部６に設定する所定の値は設置場所によってチューニングする。
　上記の熱交換気装置１の構成により、給気送風機３と排気送風機４との回転数が増加すると換気風量が多くなる。外気Ａは、屋外側空気清浄フィルター５により浄化されて室内に取り入れられ、室内空気Ｂは排気されるので、室内の浮遊粉塵量は減少していく。
　また制御部６は、室内の浮遊粉塵量が上述の所定の値を下回ると給気送風機３と排気送風機４との回転数を減少させ、換気風量は少なくなる。なお消費電力は、換気風量に比例して増減される。
　このように本発明の実施の形態１の熱交換気装置１によれば、室内空気Ｂの浮遊塵埃量は、予め定められた粉塵量よりも下回る状態が維持される。さらに、予め定められた浮遊塵埃量よりも下回った場合、給気送風機３と排気送風機４との回転数が減少し、換気風量が少なくなることから消費電力が低減される。
　また制御部６は、埃センサ８ｂにより検出された浮遊粒子量（すなわち、外気Ａに含まれる浮遊粒子量）が所定の値を超えたとき、換気量を減らして室内空気の汚染を防ぐ。
　図２は、本発明の実施の形態１の熱交換気装置に用いられる埃センサを示す概要図である。図２に示すように埃センサ８ａ、８ｂは、箱型の埃センサ筐体２０の内部に格納された発光部２１と、受光部２２とから構成されている。ここで発光部２１は、赤外線を発光する。受光部２２は、発光部２１から発光された赤外線を受光する。
　埃センサ筐体２０には、空気の入口孔２４、出口孔２５が設けられている。入口孔２４の近傍には、発熱抵抗体２６が設けられている。発熱抵抗体２６の発熱により、埃センサ筐体２０内に上昇気流が発生する。そして、入口孔２４から出口孔２５へと流れる空気を作り出し、埃センサ筐体２０外の空気を取り込む。発光部２１から発した赤外線は、埃センサ筐体２０内に取り込まれた空気中の浮遊粒子である埃２３に反射する。そして受光部２２において赤外線の信号を受け浮遊粒子量、浮遊粒子径が判別される。このように埃センサ８ａ、８ｂは、光の反射により埃２３を検知する。
　図１に示すように埃センサ８ａ、８ｂは、それぞれ排気風路２９に面したセンサ格納部９ａ、給気風路２８に面したセンサ格納部９ｂに収納されている。そして、シャッター１０ａ、１０ｂは、詳しくは図示しないが、シャッター１０ａ、１０ｂ本体の回転軸と、ステッピングモータのシャフトとが連結されている。そしてステッピングモータの回転方向が制御されることにより、シャッター１０ａ、１０ｂが開閉される。
　そして制御部６は、埃センサ８ａのシャッター１０ａ、埃センサ８ｂのシャッター１０ｂを間欠的に開閉する。例えばシャッター１０ａ、１０ｂは、それぞれ１時間毎に１回、約１０秒間開き、開放時に埃センサ８ａ、８ｂにより浮遊粒子量を検知する。埃センサ８ａ、８ｂにより検出された浮遊粒子量に応じ、制御部６は給気送風機３と排気送風機４との回転数、すなわち風量を制御する。例えば室内の浮遊粒子量が上述の所定の値を超えた場合、制御部６は排気送風機４の風量を増加させて室内の浮遊粒子を屋外に排出する。あるいは、制御部６は給気送風機３の風量を増加させ、フレッシュな空気を室内に給気する。なおシャッター１０ａ、１０ｂは、１時間にそれぞれ１回、５秒～１５秒間開放するのがよい。
　ここで、径が１０μｍより小さい浮遊粒子は、落下が遅く空気中に長く滞留している。そのため、時間変化に対し浮遊粒子量に変化が少なく１時間毎に１０秒程度のサンプリングでも、２４時間連続計測したサンプリングと同じ傾向となる。
　また埃センサ８ｂの近傍には、温湿度センサ１８が設けられている。温湿度センサ１８により外気Ａの温湿度、すなわち埃センサ８ｂに導入する空気の温湿度が検知される。
　また、埃センサ８ａの近傍には、温湿度センサ１９が設けられている。温湿度センサ１９により室内空気Ｂの温湿度、すなわち埃センサ８ａに導入する空気の温湿度が検知される。なお埃センサ８ａ、８ｂの近傍には温湿度センサ１９、１８ではなく、温度センサであってもよい。
　またシャッター１０ａ、１０ｂは、ほとんどの時間帯において、閉じた状態になっている。そのため、埃センサ８ａ、８ｂの温度と、外気Ａの温度である給気風路２８の温度との間に温度差が生じる。従って冷房時などには、埃センサ８ｂの温度が低く、給気風路２８の温度が高くなる場合がある。このような場合、冷えた埃センサ８ｂのレンズに、暖かい空気が触れて冷えることにより、結露が発生する場合がある。この発生した結露、および結露跡による埃センサ８ｂの誤判断、または故障を防止するため、次のようにする。温湿度センサ１８により検出した温度が０℃以下の低温時、または外気Ａに霧が発生している場合、シャッター１０ｂは閉じたままにし、埃センサ８ｂによる浮遊粒子量の検出を行なわない。
　この制御により埃センサ８ａ、８ｂは、１０年間において約２４０時間のみしか空気にさらされないことになるので、埃センサ８ａ、８ｂの発光部２１、受光部２２のレンズへの汚れの付着が抑制される。そのため、メンテナンス間隔が長くなり、センサ感度が長期間維持される。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点のみを説明する。図３は、本発明の実施の形態２の熱交換気装置を示す概要図である。図３に示すようにバイパス風路３０は、室内吸込口７から、熱交換素子２と排気送風機４との間を接続する風路である。
　バイパスダンパー３１は、室内空気Ｂを熱交換素子２もしくはバイパス風路３０へ選択的に連通させる。また、外気吸込口１４近傍に、外気用の温湿度センサ１８が設けられている。上記の熱交換気装置１の構成における制御部６の動作について説明する。
　（換気優先モード）
　換気優先モードは、埃センサ８ａが所定の浮遊粒子量以上の値を検出したとき、制御部６はバイパスダンパー３１を、バイパス風路３０側を開放するように切り替える。そして制御部６は、給気送風機３と排気送風機４との回転数を上げ、室内の浮遊粒子量を低下させる。このとき、室内空気Ｂに含まれる浮遊粒子は、熱交換素子２を通過せず、そのまま屋外へ排出される。従って、熱交換素子２に浮遊粒子などが付着することなく、熱交換効率の低下が抑制される。
　（空調優先モード）
　空調優先モードが選択された場合、外気Ａが直接屋内に導入されても、居住者に不快感を与えない外気温度範囲において、室内空気Ｂがバイパス風路３０を経由して排気される。
　すなわち、温湿度センサ１８において検出した屋外温度が所定の温度範囲であり、埃センサ８ａが検出した浮遊粒子量が所定の値を超えた場合、制御部６は給気送風機３と排気送風機４との回転数を増加させると共にバイパスダンパー３１を、バイパス風路３０側を開放するように切り替える。
　外気Ａをそのまま屋内に導入しても気にならない温度とは、室内の空調設定温度近傍において、たとえば１５℃から２５℃の範囲である。室内の空調設定温度近傍において、１５℃から２５℃の範囲、かつ浮遊粒子量が所定の値を超えた場合、バイパスダンパー３１は浮遊粒子量の多い室内空気Ｂを、熱交換素子２を通さず排気送風機４へ導くバイパス風路３０へ流す方向に切り替わる。
　このように本発明の実施の形態２の熱交換気装置１によれば、熱交換素子２に汚れが付着しなくなるので熱交換効率の低下が防止される。なおバイパス風路３０は、筐体２７外を経路としているが、筐体２７内に設けても良い。
　（実施の形態３）
　本発明の実施の形態３では、実施の形態１、２と同じ構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる点のみを説明する。図４は、本発明の実施の形態３の熱交換気装置を示す概要図である。図４に示すように熱交換気装置１は、室内吸込口７に接続されたダクト４１には筒型の空調部材４０ａが取り付けられている。また、外気吸込口１４には、空調部材４０ｂが取り付けられている。空調部材４０ａ、４０ｂには、入口孔２４が出口孔２５より下方になるように、埃センサ８ａ、埃センサ８ｂの埃センサ筐体２０が、それぞれ取り付けられている。
　ここで制御部６の動作は、実施の形態１と同じであるので詳細な説明は省略する。図５は本発明の実施の形態３の熱交換気装置に用いられる空調部材を示す図、図６は同熱交換気装置に用いられる空調部材の断面図である。図５、図６に示すように空調部材４０（空調部材４０ａ、４０ｂ）は、筒型であり、図４に示すダクト４１、および外気吸込口１４のアダプター等に嵌合する。
　図５に示すように空調部材４０は、筒型の部材本体４２と箱型ケース４３とを備えている。筒型の部材本体４２の側壁には、箱型ケース４３に通じる貫通孔がある。この貫通孔は、シャッター４４により間仕切られる。シャッター４４は、シャッター４４の回転軸とステッピングモータ４６のシャフトとが連結され構成されている。そして、ステッピングモータ４６の回転方向が制御されることにより、シャッター４４が開閉される。
　また箱型ケース４３内には、図２に示す受光部２２と発光部２１と発熱抵抗体２６とを備えた埃センサ８が備えられている。図２でも示したように埃センサ８ａ、８ｂの埃センサ筐体２０には、空気を導入する入口孔２４と、出口孔２５とがある。入口孔２４を通過した空気は、埃センサ筐体２０内の発熱抵抗体２６の発熱による上昇気流により出口孔２５から排出される。入口孔２４を通過した空気は、入口孔２４から出口孔２５に上昇する間、埃２３が発光部２１からの赤外線を反射し、信号を受光部２２にて受け浮遊粒子量、浮遊粒子径を判別する。
　図６に示すように埃センサ８は、部材本体４２の円筒方向、すなわち円筒の中心軸方向に対し平行に設置する。これにより、部材本体４２を通過する風向と、入口孔２４から出口孔２５に向かう空気の流れ方向とは交差する。そのため、埃センサ筐体２０内の入口孔２４付近の空気の流れは、部材本体４２を通過する風速に影響され難くなる。すなわち、入口孔２４から出口孔２５を通過する風速は、図２の発熱抵抗体２６の発熱による一定速の上昇気流のみとなるので安定した浮遊粒子の判定ができる。
　また、図６に示すように空調部材４０は筒型になっているので、入口孔２４が出口孔２５よりも下方になるように、図４のダクト４１に接続できる。また外気吸込口１４、および室内吸込口７のアダプタに、入口孔２４が出口孔２５より下方になるように取り付けることができる。
　熱交換気装置１の本体は、設置場所によっては、ダクト引き回し方向等によって上下逆さま設置、または壁設置する必要がある。このような場合でも、空調部材４０は筒型のため、図６に示すように入口孔２４が出口孔２５より下方に取り付けることができ、省施工かつ安定した浮遊粒子の判定ができる。
　図４に示す制御部６は、図６の空調部材４０のシャッター４４を一定時間毎に約数秒間開き、浮遊粒子量を検知する。埃センサ８により検出された浮遊粒子量に応じ、図４の給気送風機３と排気送風機４との回転数、すなわち風量が制御される。例えば浮遊粒子量が所定の値を超えた場合、排気送風機４の風量が上げられ、室内の浮遊粒子が屋外に排出される。または、給気送風機３の風量が上げられ、屋外側空気清浄フィルター５にて除去した新鮮空気が室内に給気される。
　本発明は、家庭用の熱交換型換気扇、およびビルなどの熱交換型換気装置に適用できる。
１　　熱交換気装置
２　　熱交換素子
３　　給気送風機
４　　排気送風機
５　　屋外側空気清浄フィルター
６　　制御部
７　　室内吸込口
８，８ａ，８ｂ　　埃センサ
９ａ，９ｂ　　センサ格納部
１０ａ，１０ｂ　　シャッター
１１，２３　　埃
１４　　外気吸込口
１５　　室内給気口
１６　　排気口
１７　　プレフィルター
１８，１９　　温湿度センサ
２０　　埃センサ筐体
２１　　発光部
２２　　受光部
２４　　入口孔
２５　　出口孔
２６　　発熱抵抗体
２７　　筐体
２８　　給気風路
２９　　排気風路
３０　　バイパス風路
３１　　バイパスダンパー
４０，４０ａ，４０ｂ　　空調部材
４１　　ダクト
４２　　部材本体
４３　　箱型ケース
４４　　シャッター
４６　　ステッピングモータ

Claims (6)

  1. 室内給気口、排気口、外気吸込口、および室内吸込口を設けた筐体と、
    前記筐体の内部に設けた熱交換素子、給気送風機、および排気送風機と、
    制御部と、を備えた熱交換気装置において、
    受光部と発光部とを有し光の反射により浮遊粒子を検知する埃センサと、
    前記埃センサを格納するセンサ格納部と、を備え、
    前記センサ格納部は前記筐体の内部に形成される給気風路と排気風路とに面して設けられるとともに、前記給気風路および前記排気風路との境界に開閉するシャッターを備えたことを特徴とする熱交換気装置。
  2. 前記シャッターは間欠的に開閉し、開放時に前記埃センサにより前記浮遊粒子の検出を行なうことを特徴とする請求項１記載の熱交換気装置。
  3. 前記シャッターは１時間に１回、５秒～１５秒間開放することを特徴とする請求項２記載の熱交換気装置。
  4. 前記埃センサの近傍に温湿度センサ、もしくは温度センサを設けたことを特徴とする請求項１記載の熱交換気装置。
  5. 前記受光部および前記発光部を格納した埃センサ筐体には、空気の入口孔と出口孔とが設けられ、さらに、前記室内吸込口に接続されたダクトおよび前記外気吸込口にそれぞれ取り付けられた筒型の空調部材に、前記入口孔が前記出口孔より下方になるように前記埃センサ筐体が取り付けられたことを特徴とする請求項１記載の熱交換気装置。
  6. 前記埃センサは、前記室内空気吸込口の近傍に設けられ、前記制御部は、前記埃センサにより検出された前記浮遊粒子の量が所定の値を超えたときに前記給気送風機および前記排気送風機の回転数を増加させ、所定の値を下回ったときに前記給気送風機および前記排気送風機の回転数を減少させることを特徴とする請求項１記載の熱交換気装置。
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