WO2015146018A1 - 熱交換形換気装置 - Google Patents

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heat exchange
supply
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耕次 飯尾
康晃 島
鈴木　康浩
橋本　俊彦
石黒　賢一
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/04—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation
    • F24F7/06—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit
    • F24F7/08—Ventilation with ducting systems, e.g. by double walls; with natural circulation with forced air circulation, e.g. by fan positioning of a ventilator in or against a conduit with separate ducts for supplied and exhausted air with provisions for reversal of the input and output systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F11/00—Control or safety arrangements
    • F24F11/70—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof
    • F24F11/72—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure
    • F24F11/74—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity
    • F24F11/76—Control systems characterised by their outputs; Constructional details thereof for controlling the supply of treated air, e.g. its pressure for controlling air flow rate or air velocity by means responsive to temperature, e.g. bimetal springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchange type ventilator for exchanging heat between outside air and room air.
  • the ventilator main body 101 is installed in an attic space or a ceiling space in a building.
  • Fresh outside air is introduced from the outside air inlet 102, passes through the built-in heat exchange element 103, and is supplied to the room through the indoor inlet 104.
  • the dirty air in the room is introduced from the indoor exhaust port 105, passes through the heat exchange element 103, and is exhausted to the outside through the outdoor exhaust port 106.
  • Fresh fresh air introduced from the outdoor air supply port 102 and indoor dirty air introduced from the indoor exhaust port 105 are connected to the electric supply fan 109 connected to the electric motor 107 via the same shaft 108 via the heat exchange element 103. It is configured to be transferred by the exhaust fan 110.
  • the present invention provides a heat exchange type ventilator capable of continuing supply and exhaust ventilation while suppressing freezing of the heat exchange element.
  • a heat exchange type ventilator includes an air supply fan including an air supply motor, an exhaust fan including an exhaust motor, and an air supply fan that is blown indoors from the outside by the air supply fan.
  • An air blowing path and an exhaust blowing path for blowing air from the room to the outside by an exhaust fan are provided.
  • intersect is provided.
  • a temperature detecting means is provided at the exhaust side outlet of the heat exchange element in the exhaust air blowing path.
  • the controller controls the operation and rotation speed of the air supply motor and the exhaust motor. When the temperature detected by the temperature detection unit falls below a predetermined value, the control unit reduces the rotation speed of the supply motor so that the supply air volume becomes smaller than the exhaust air volume.
  • the control unit reduces the rotation speed of the supply motor so that the supply air volume becomes smaller than the exhaust air volume, thereby freezing the heat exchange element.
  • the rotation speed of the air supply motor is reduced to reduce the air supply air volume so that the temperature state just before the start can be maintained. As a result, the simultaneous operation of the supply and exhaust can be continued while the exhaust is excessive while preventing the heat exchange element from freezing.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a heat exchange type ventilator according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart showing control of the heat exchange type ventilator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of air volume ratio control based on exhaust temperature by the control unit of the heat exchange ventilator according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a top view showing a conventional heat exchange type ventilator.
  • the heat exchange ventilator 1 is provided with an outside air inlet 2 and an indoor air outlet 3 on one side of a box-shaped main body, and an outside air inlet on the other side opposite to this side. 4 and an indoor air inlet 5 are provided.
  • the heat exchanging ventilator 1 is provided with a control unit 11 that controls the rotation speeds of the supply motor of the supply fan 9 and the exhaust motor of the exhaust fan 10.
  • the control part 11 was provided in the heat exchange type ventilator 1, the control part 11 may exist in addition to the heat exchange type ventilator 1, and the heat exchange type ventilator 1 is installed by the control part 11 in a remote place. You may control.
  • the heat exchange ventilator 1 draws fresh outdoor air (supply air) from the outside air inlet 2 on the side, and supplies the outside air through the heat exchange element 6 provided in the heat exchange ventilator 1.
  • An air supply / air supply path 7 that is supplied into the room from the air vent 4 is provided.
  • the contaminated indoor air exhaust air
  • the indoor air suction port 5 has an exhaust ventilation path 8 that is exhausted from the indoor air exhaust port 3 to the outside through the heat exchange element 6.
  • the heat exchange element 6 has a heat recovery function of supplying the amount of heat of exhausted air to the supplied air, or supplying the amount of heat of supplied air to the amount of heat of exhausted air.
  • Fresh outdoor air (supply air) introduced from the outside air inlet 2 and contaminated indoor air (exhaust air) introduced from the indoor air inlet 5 are an air supply fan 9 and an exhaust fan 10. In this way, the air flows through the air supply and exhaust passage 7 and the exhaust air passage 8, respectively.
  • the heat exchanging element 6 is disposed at a position where the supply air blowing path 7 and the exhaust ventilation path 8 intersect.
  • An air purifying filter 13 is disposed on each of the outdoor air suction side and the indoor air suction side of the heat exchange element 6.
  • a temperature detecting means 12 is disposed at the outlet side of the heat exchange element 6.
  • ducts can be connected to the outside air inlet 2, the indoor air outlet 3, the outside air inlet 4, and the room air inlet 5, respectively.
  • the duct connected to the outside air inlet 2 and the room air outlet 3 is routed to the outer wall surface of the building and communicates with the outdoor air outside the building.
  • the duct connected to the outside air supply port 4 and the indoor air suction port 5 communicates with the ceiling surface or wall surface of the living room and communicates with the room air.
  • the control unit 11 controls the rotational speeds of the supply motor of the supply fan 9 and the exhaust motor of the exhaust fan 10.
  • the control unit 11 can also perform control while keeping the supply air volume and the exhaust air volume constant.
  • the control unit 11 controls the rotation speeds of the air supply motor and the exhaust motor so that the airflow output from the air supply fan 9 and the exhaust air fan 10 are equal. (Heat exchange air operation)
  • the freezing further proceeds and a large amount of freezing occurs.
  • the frozen condensed water starts to melt when the outside air temperature rises and overflows from the heat exchange type ventilator 1. Overflowing water can adversely affect the installation location.
  • control unit 11 monitors the temperature T detected by the temperature detection means 12 provided at the exhaust side outlet of the exhaust air flow path 8 of the heat exchange element 6 to obtain a predetermined set value. If it is less than the value, the air supply amount is decreased, that is, the rotational speed of the air supply motor of the air supply fan 9 is decreased.
  • the operation is performed with the ratio of the supply air amount and the exhaust air amount being 1: 1.
  • the first set temperature T1 which is a predetermined value
  • the operation is performed with the ratio of the supply air amount and the exhaust air amount being 1: 1.
  • the temperature is lower than the first set temperature T1
  • the amount of exhaust air becomes larger than the amount of air supplied, and the amount of air introduced into the outside air at a low temperature decreases, so that the exhaust temperature after heat exchange increases.
  • the exhaust gas temperature increases, the amount of saturated water vapor increases, so that more water can be retained and the risk of condensation is reduced.
  • the first set temperature T1 is such that, when the ratio of the supply air flow rate to the exhaust air flow rate is 1: 1, the element freezes when the operation is continued at a predetermined indoor temperature and humidity (for example, the indoor temperature specified in JISB 8628). This is a value obtained experimentally for the generated temperature.
  • the first set temperature T1 varies depending on the total heat exchange efficiency of the heat exchange element 6 even when the ratio of the supply air amount and the exhaust air amount is 1: 1. Condensation / freezing of the heat exchange element 6 in the exhaust air blowing path 8 is caused by the room air (exhaust air) flowing through the exhaust air blowing path 8 exchanging heat with the outside air (supply air) in the heat exchange element 6 or less.
  • the total heat exchange efficiency depends on the air velocity of the supply air flow and the exhaust air flow flowing through the heat exchange element 6 and the heat exchange performance of the heat exchange element 6 itself. Therefore, even if the ratio between the supply air volume and the exhaust air volume is 1: 1, the temperature of the indoor air (exhaust air) and the amount of water held vary depending on the total heat exchange efficiency of the heat exchange element 6. For example, when the air volume of the supply air flow and the exhaust air volume passing through the heat exchange element 6 are extremely small, the total heat exchange efficiency is increased. Therefore, the indoor air (exhaust air) may be deprived of most of the water retained after heat exchange by the outside air (supply air). In this case, only a very small amount of freezing appears even if the outlet side element temperature of the heat exchange element 6 becomes 0 ° C. or lower.
  • the first set temperature T1 is set in all of the used air volume notches in which the ratio of the supply air volume and the exhaust air volume is 1: 1.
  • the temperature detection means 12 is disposed at the outlet of the exhaust air blowing path 8 of the heat exchange element 6, it is possible to directly detect the dew condensation / frozen state of the heat exchange element 6. Therefore, the heat exchange air operation of the first type ventilation in which the ratio of the supply air volume to the exhaust air volume is 1: 1 can be continued to near the limit where condensation and freezing occur. In addition, when the temperature is low, the supply / exhaust heat exchange operation can be continued in an excessive exhaust state.
  • control unit 11 can reduce the supply air volume in a stepwise manner according to the detected temperature and continue the supply / exhaust heat exchange air operation while preventing dew condensation by the method shown in FIGS. Good.
  • the ratio of the supply air volume and the exhaust air volume is set to 1: 1 (step S21).
  • step S22 When it is detected that the detected temperature T has decreased to the first set temperature T1, which is a predetermined temperature (step S22), a ratio between the supply air volume and the exhaust air volume defined in advance (for example, the supply air volume and the exhaust air) The rotation speed of only the supply motor is decreased while maintaining the exhaust air volume so that the air volume ratio is 0.5: 1) (step S23). Furthermore, when it is detected that the detected temperature T has decreased to the second set temperature T2 that is a predetermined value lower than the first set temperature T1 (step S24), the supply air volume and exhaust gas defined in advance are determined. The rotation speed of only the supply motor is further reduced while maintaining the exhaust air volume so that the air volume ratio (for example, the ratio between the supply air volume and the exhaust air volume is 0.25: 1) (step S25).
  • the air volume ratio for example, the ratio between the supply air volume and the exhaust air volume is 0.25: 1
  • the second set temperature T2 which is the set temperature
  • a predetermined indoor temperature and humidity for example, the room temperature specified in JISB 8628
  • a third set temperature T3, which will be described later, is obtained when the operation is continued at a predetermined indoor temperature and humidity (for example, a room temperature specified in JISB 8628) when the ratio of the supply air amount to the exhaust air amount is 0.25: 1. This is a value obtained experimentally for the temperature at which the heat exchange element freezes.
  • the second set temperature T2 and the third set temperature T3 are set for each airflow notch to be used.
  • the ratio of the supply air flow rate to the exhaust air flow rate depends on the set air flow rate and the installation conditions at the site (the ventilation rate required at the installation location).
  • the air volume may be arbitrarily changed so as to be smaller than the exhaust volume.
  • step S26 when the ratio of the supply air volume and the exhaust air volume is operating at 0.5: 1, and the detected temperature T becomes equal to or higher than the first set temperature T1 + ⁇ (step S26), the supply air volume and the exhaust gas are exhausted. The air volume ratio is returned to 1: 1 (step S21).
  • ⁇ is a predetermined value for providing hysteresis.
  • Step S27 when operating at a ratio of the supply air volume and the exhaust air volume at 0.25: 1, it is detected that the detected temperature T is lower than the third set temperature T3 lower than the second set temperature T2.
  • Step S28 the air supply motor is stopped and the ventilation operation is performed only by the exhaust operation in which the exhaust air volume is maintained (Step S28).
  • Step S28 it is possible to continue the heat exchange air operation of the air supply operation and the exhaust operation without excessively reducing the air supply air flow until immediately before freezing occurs, and switch to the operation of exhaust only in the cryogenic region. Ventilation operation can be continued.
  • step S29 when the operation is performed with the ratio of the supply air amount and the exhaust air amount being 0.25: 1, and the detected temperature T becomes equal to or higher than the second set temperature T2 + ⁇ (step S29), the supply air amount and the exhaust air are exhausted.
  • the air volume ratio is returned to 0.5: 1 (step S23).
  • ⁇ is a predetermined value for providing hysteresis.
  • step S28 the supply motor is stopped and the ventilation operation is performed only by the exhaust operation in which the exhaust air amount is maintained. After a predetermined time t has elapsed, the ratio of the supply air amount to the exhaust air amount becomes 0.25: 1.
  • the operation is returned to the heat exchange air operation (step S25).
  • the heat exchange air operation is returned after the elapse of time t, but it is detected that the detected temperature T is equal to or higher than the third set temperature T3 + ⁇ , and the ratio of the supply air flow rate to the exhaust air flow rate is 0. You may return to the heat exchange air driving
  • ⁇ is a predetermined value for providing hysteresis.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the control shown in the flowchart of FIG.
  • the air volume ratio is changed from 1 to 0.5 (steps S22 and S23 in FIG. 2).
  • the air volume ratio is changed from 0.5 to 0.25 (steps S24 and S25 in FIG. 2).
  • the air volume ratio is changed from 0.5 to 0.25 (steps S27 and S28 in FIG. 2).
  • the air volume ratio is changed from 0.25 to 0.5.
  • the air volume ratio is changed from 0.25 to 0.5 (steps S29 and S25 in FIG. 2).
  • the air volume ratio is changed from 0.5 to 1 (steps S26 and S21 in FIG. 2).
  • the temperature detection means 12 may have a structure having a temperature sensor, a humidity sensor, and a dew point temperature calculation unit.
  • the control unit 11 has, as a predetermined value, a temperature at which the absolute humidity amount calculated from the detected temperature and the detected humidity becomes 100% relative humidity, that is, a dew point temperature as a set value.
  • the heat exchange type ventilator is provided with a temperature detection means at the exhaust side outlet of the heat exchange element of the exhaust air blowing path, and controls when the temperature detected by the temperature detection means falls below a predetermined value.
  • the number of revolutions of the air supply motor is reduced so that the air supply air volume becomes smaller than the exhaust air volume.
  • the control unit supplies the exhaust air volume while maintaining the exhaust air volume so that the ratio between the air supply air volume and the exhaust air volume is defined in advance. Only the motor for the motor may reduce the rotation speed. Further, if the temperature detected by the temperature detecting means checks again whether the temperature does not fall below the second set temperature T2, and if the temperature detecting means detects that the temperature has dropped to the second set temperature T2, it is defined in advance. The rotation speed of only the supply motor may be further reduced while maintaining the exhaust air volume so that the ratio between the supply air volume and the exhaust air volume is maintained.
  • the ventilation operation may be continued only by the exhaust operation in which the supply motor is stopped and the exhaust air volume is maintained. As a result, it is possible to continue the heat exchange air operation of the air supply operation and the exhaust operation without excessively reducing the air supply air flow until immediately before freezing occurs, and switch to the operation of exhaust only in the cryogenic region. There is an effect that ventilation operation can be continued.
  • the temperature detection means includes a temperature sensor, a humidity sensor, and a dew point temperature calculation unit
  • the control unit is a temperature at which the absolute humidity amount calculated from the detection temperature and the detection humidity is 100% relative humidity as the predetermined temperature.
  • the dew point temperature is set as a set value, and the supply air volume is controlled so that the temperature detected by the temperature sensor does not fall below the dew point temperature set value.
  • the ventilator according to one embodiment of the present invention is effective for applications such as a duct type ventilator and a duct type air conditioner for heat exchange between outside air and room air.

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Abstract

　給気送風経路（７）と排気送風経路（８）とが交差する位置に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熱交換素子（６）を設ける。また、排気送風経路（８）の熱交換素子（６）の排気側出口に温度検出手段（１２）を設け、制御部（１１）は、温度検出手段（１２）で検出された温度が所定の値を下回ったときに、給気風量を排気風量より小さくなるよう給気用モータの回転数を減少させる。そして、熱交換素子（６）の凍結を防止しながら、給気と排気の同時運転を継続することができる熱交換形換気装置（１）を得られる。

Description

熱交換形換気装置
　本発明は、外気と室内空気を熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。
　従来、この種の換気装置としては、建物内に設置され外気を外気給気口から導入し、内蔵する熱交換素子を経て室内に供給する換気装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
　以下、その換気装置について図３を参照しながら説明する。
　図４に示すように、換気装置本体１０１は、建物内の屋根裏空間または天井裏空間に設置される。新鮮外気は、外気給気口１０２から導入され、内蔵する熱交換素子１０３を通過して室内給気口１０４を経て室内に供給される。一方、室内の汚れた空気は、室内排気口１０５から導入され、熱交換素子１０３を通過し、室外排気口１０６を経て室外に排気される。外気給気口１０２から導入される新鮮外気と室内排気口１０５から導入される室内の汚れた空気は、熱交換素子１０３を経て電動機１０７に同一軸１０８にて連結された給気用ファン１０９と排気用ファン１１０により移送される構成としている。
　しかしながら、このような従来の熱交換形換気装置においては、冬期の外気温低温時に熱交換素子に結露が発生し、熱交換の効率が低下するということがあった。
特開平１１－３２５５３５号公報
　このように従来の熱交換形換気装置においては、熱交換素子の凍結発生を防止するために、間欠運転を行うこともあるが、常時給排換気を継続することができないという課題も有していた。
　そこで本発明は、熱交換素子の凍結を抑制しつつ、給排換気を継続することができる熱交換形換気装置を提供する。
　本発明の一態様における熱交換形換気装置は、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、給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路を備える。また、給気送風経路と排気送風経路とが交差する位置に設けた、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熱交換素子とを備える。さらに、排気送風経路の熱交換素子の排気側出口に温度検出手段を設ける。制御部により、給気用モータと排気用モータの運転および回転数を制御する。制御部が、温度検出手段で検出された温度が所定の値を下回ったときに、給気風量を排気風量より小さくなるよう給気用モータの回転数を減少させる。
　温度検出手段で検出された温度が所定の値を下回ったときに、制御部が給気風量を排気風量より小さくなるよう給気用モータの回転数を減少させることにより、熱交換素子の凍結が始まる間際の温度状態を維持できるように給気用モータの回転数を落とし給気風量を減少させる。このことにより、熱交換素子の凍結を防止しながら、排気過多ではありながらも給気と排気の同時運転を継続することができる。
図１は、本発明の一実施の形態における熱交換形換気装置を示す構成図である。 図２は、本発明の一実施の形態における熱交換形換気装置の制御を示すフローチャートである。 図３は、本発明の一実施の形態における熱交換形換気装置の制御部による排気温度による風量比率制御の模式図である。 図４は、従来の熱交換形換気装置を示す上面構成図である。
　以下、本発明の一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）
　本実施の形態における熱交換形換気装置について、図１を用いて内部の構成と給気送風経路、排気送風経路について説明する。
　図１に示すように、熱交換形換気装置１は、箱形の本体の一方の側面に外気吸込口２と室内空気排気口３を設け、この側面に対向した他方の側面に外気給気口４と室内空気吸込口５を設けている。そして、熱交換形換気装置１には、給気用送風機９の給気用モータと排気用送風機１０の排気用モータの回転数を制御する制御部１１が設けられている。なお、熱交換形換気装置１に制御部１１を設けたが、熱交換形換気装置１の外に制御部１１があってもよく、遠隔地にある制御部１１によって熱交換形換気装置１を制御してもよい。
　また、熱交換形換気装置１は、新鮮な屋外の空気（給気空気）を側面の外気吸込口２から吸込み、熱交換形換気装置１の内部に設けた熱交換素子６を通って外気給気口４から室内に供給される給気送風経路７を備えている。一方、汚染された室内の空気（排気空気）は室内空気吸込口５から吸い込まれ、熱交換素子６を通って室内空気排気口３から室外に排気される排気送風経路８を備えている。
　このとき、熱交換素子６は、排気される空気の熱量を給気される空気に供給する、または、給気される空気の熱量を排気される空気の熱量に供給する、熱回収の機能を有している。
　外気吸込口２から導入される新鮮な屋外空気（給気空気）と、室内空気吸込口５から導入される汚染された室内の空気（排気空気）は、給気用送風機９と排気用送風機１０の運転によりそれぞれ給気送風経路７と排気送風経路８を流れる。熱交換素子６は、給気送風経路７と排気送風経路８とが交差する位置に配設される。熱交換素子６の室外空気吸込側および室内空気吸込側にはそれぞれ空気清浄フィルター１３が配設される。
　また、熱交換素子６の排気側出口部には温度検出手段１２を配設する。
　また、外気吸込口２、室内空気排気口３、外気給気口４、室内空気吸込口５には、それぞれダクト（図示せず）が接続できる形状となっている。外気吸込口２と室内空気排気口３に接続したダクトは建物外壁面まで引き回して建物外の屋外空気と連通する。外気給気口４と室内空気吸込口５に接続したダクトは居室の天井面または壁面と連通されて室内空気と連通する。
　制御部１１は給気用送風機９の給気用モータと排気用送風機１０の排気用モータの回転数を制御する。制御部１１は、給気風量と排気風量を一定に保ちながら制御することも可能である。
　ここで、本実施の形態における特徴的な部分、すなわち、制御部１１の動作について説明する。
　熱交換形換気装置１を起動すると、制御部１１は、給気用送風機９と排気用送風機１０の出力する送風量が同等になるように、給気用モータと排気用モータの回転数を制御する（熱交換気運転）。
　しかし、熱交換気運転中に外気温度が低下していくと、熱交換素子６の排気送風経路８側から結露が生じる。これは排気送風経路８を流れる室内空気（排気空気）が熱交換素子６内で外気（給気空気）と熱交換することで露点以下に温度低下する、すなわち、熱交換後の温度の飽和水蒸気量以上の水分を保持しているためである。この結露により発生した水分は、熱交換後の排気温度が０℃を下回るようになると、凍結し、熱交換素子６の目詰まりを引き起こし、換気機能を低下させる。
　さらに、そのまま運転を継続すると凍結はさらに進行し多量の氷結に至る。その凍った結露水は、外気温度が上昇すると解けだして、熱交換形換気装置１からあふれ出すことになる。あふれ出した水は、設置場所に悪影響を及ぼすことがある。
　このような事象を避けるために、制御部１１は、熱交換素子６の排気送風経路８の排気側出口に設けられた温度検出手段１２により検出された温度Ｔを監視して、所定の設定値を下回る場合には、給気風量を減少させる、すなわち、給気用送風機９の給気用モータの回転数を減少させる。
　より具体的に説明する。
　温度検出手段１２により検出された温度Ｔが、所定の値である第１の設定温度Ｔ１以上の場合には、給気風量と排気風量の比率が１：１で運転する。この運転状態の場合に、第１の設定温度Ｔ１を下回る場合は、凍結発生リスクがあると判断して給気風量が排気風量より小さくなるよう給気用モータの回転数を減少させる。これにより排気風量が給気風量より大きくなるため、低温である外気の導入風量が減少することから、熱交換後の排気温度は高くなる。排気温度が高くなれば飽和水蒸気量も大きくなるため、より多くの水分を保持できるようになり、結露の発生リスクは小さくなる。
　ここで第１の設定温度Ｔ１は、給気風量と排気風量の比率が１：１の場合に、所定の室内温湿度（例えばＪＩＳＢ　８６２８　規定の室内温度）で運転を継続した場合に素子凍結が発生する温度を実験的に求めた値である。この第１の設定温度Ｔ１は、給気風量と排気風量の比率が１：１の場合であっても、熱交換素子６の全熱交換効率によって異なる。排気送風経路８における熱交換素子６の結露・凍結は、排気送風経路８を流れる室内空気（排気空気）が、熱交換素子６内で外気（給気空気）と熱交換することで、露点以下、かつ、０℃を下回るようになった場合に凍結する。しかし、全熱交換効率は、熱交換素子６を流れる給気風量と排気風量の風速や、熱交換素子６そのものの熱交換性能に依存する。そのため、給気風量と排気風量の比率が１：１の場合であっても、熱交換素子６の全熱交換効率によっては、室内空気（排気空気）の温度や保有する水分量は異なる。たとえば、熱交換素子６を通過する給気風量と排気風量の風量が極端に小さい場合、全熱交換効率は高くなる。そのため、室内空気（排気空気）は熱交換後保有する水分のほとんどを外気（給気空気）に奪われる場合がある。この場合は、熱交換素子６の出口側素子温度が０℃以下になっても極々少量の凍結しか現れないことになる。
　従って、第１の設定温度Ｔ１は、使用する風量ノッチのうち、給気風量と排気風量の比率が１：１となるすべてにおいてそれぞれ設定することになる。
　また、温度検出手段１２は、熱交換素子６の排気送風経路８の出口部に配設されているので、熱交換素子６の結露・凍結状態を直接的に検知することができる。従って、結露・凍結が発生する限界近傍まで、給気風量と排気風量の比率が１：１の第一種換気の熱交換気運転を継続できる。さらに、低温時には排気過多状態で給排熱交換気運転を継続することができる。
　また、制御部１１は、図２、図３に示す方法で、検出温度に応じて段階的に給気風量を低減させて、結露発生を防止しながら給排熱交換気運転を継続してもよい。
　以下、本実施の形態における熱交換形換気装置の運転制御について説明する。
　まず、運転開始時には、給気風量と排気風量の比率が１：１となるように設定されている（ステップＳ２１）。
　そして、検出温度Ｔが所定の温度である第１の設定温度Ｔ１まで低下したことを検出した場合（ステップＳ２２）は、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率（例えば給気風量と排気風量の比率が０．５：１）になるように、排気風量を維持しながら給気用モータのみ回転数を減少させる（ステップＳ２３）。さらに、検出温度Ｔが、第１の設定温度Ｔ１よりも低い所定の値である第２の設定温度Ｔ２まで低下したことを検知した場合（ステップＳ２４）は、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率（例えば給気風量と排気風量の比率が０．２５：１）になるように、排気風量を維持しながら給気用モータのみ回転数をさらに減少させる（ステップＳ２５）。
　ここで、設定温度である第２の設定温度Ｔ２は、給気風量と排気風量の比率が０．５：１の場合に、所定の室内温湿度（例えばＪＩＳＢ　８６２８　規定の室内温度）で運転を継続したときに熱交換素子の凍結が発生する温度を実験的に求めた値である。また後述する第３の設定温度Ｔ３は、給気風量と排気風量の比率が０．２５：１の場合に、所定の室内温湿度（例えばＪＩＳＢ　８６２８　規定の室内温度）で運転を継続したときに熱交換素子の凍結が発生する温度を実験的に求めた値である。ただし第２の設定温度Ｔ２、第３の設定温度Ｔ３は、第１の設定温度Ｔ１同様、使用する風量ノッチごとに設定する。また給気風量と排気風量の比率（すなわち、風量ノッチ）は、設定風量や現場設置状況（設置場所に必要な換気量）により熱交換素子の凍結発生温度が異なるため、その状況に合わせて給気風量が排気風量より小さくなるよう任意に変化させてもよい。
　なお、給気風量と排気風量の比率を０．５：１で運転しているときに、検出温度Ｔが第１の設定温度Ｔ１＋α以上となったとき（ステップＳ２６）は、給気風量と排気風量の比率を１：１に戻す（ステップＳ２１）。ここで、αは、ヒステリシスを持たせるための所定の値である。
　また、給気風量と排気風量の比率を０．２５：１で運転しているときに、検出温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２より低い第３の設定温度Ｔ３より低下したことを検知した場合（ステップＳ２７）は、給気用モータを停止し、排気風量を維持した排気運転のみで換気運転を行う（ステップＳ２８）。これにより、凍結が発生する直前まで、給気風量を過度に減少させることなく、給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができるとともに、極低温領域では排気のみの運転に切り替わり換気運転を継続することができる。
　なお、給気風量と排気風量の比率を０．２５：１で運転しているときに、検出温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２＋α以上となったとき（ステップＳ２９）は、給気風量と排気風量の比率を０．５：１に戻す（ステップＳ２３）。ここで、αは、ヒステリシスを持たせるための所定の値である。
　また、ステップＳ２８において給気用モータを停止し、排気風量を維持した排気運転のみで換気運転を行い所定の時間ｔの経過後、給気風量と排気風量の比率が０．２５：１となる熱交換気運転に戻す（ステップＳ２５）。図２のフローチャートでは時間ｔの経過後に熱交換気運転に戻したが、検出温度Ｔが第３の設定温度Ｔ３＋α以上となったことを検出して、給気風量と排気風量の比率が０．２５：１となる熱交換気運転に戻してもよい（ステップＳ２５）。ここで、αは、ヒステリシスを持たせるための所定の値である。
　図３は、図２のフローチャートに示した制御を模式図で表したものである。
　図３において、給気風量と排気風量の比率が１：１のことを風量比率＝１とし、給気風量と排気風量の比率が０．５：１のことを風量比率＝０．５とし、給気風量と排気風量の比率が０．２５：１のことを風量比率＝０．２５としている。
　図３に示すように検出温度Ｔが第１の設定温度Ｔ１より低くなった場合、風量比率を１から０．５に変更している（図２のステップＳ２２、ステップＳ２３）。そして、検出温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２より低くなった場合、風量比率を０．５から０．２５に変更している（図２のステップＳ２４、ステップＳ２５）。さらに検出温度Ｔが第３の設定温度Ｔ３より低くなった場合、風量比率を０．５から０．２５に変更している（図２のステップＳ２７、ステップＳ２８）。
　また、図２には示していないが、検出温度Ｔが第３の設定温度Ｔ３＋α以上となった場合、風量比率を０．２５から０．５に変更している。そして、検出温度Ｔが第２の設定温度Ｔ２＋α以上となった場合、風量比率を０．２５から０．５に変更している（図２のステップＳ２９、ステップＳ２５）。さらに、検出温度Ｔが第１の設定温度Ｔ１＋α以上となった場合、風量比率を０．５から１に変更している（図２のステップＳ２６、ステップＳ２１）。
　なお、温度検出手段１２は、温度センサと湿度センサと露点温度算出部を有した構造としてもよい。この場合、制御部１１は、所定の温度として、検出温度と検出湿度から算出された絶対湿度量が相対湿度１００％となる温度すなわち露点温度を設定値として有する。そして、温度センサで検出した温度が露点温度設定値を下回らないように給気風量を制御することで熱交換素子の排気側出口部の温湿度状況からの結露発生状況が把握できるため、より熱交換素子の凍結発生直前まで給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができる。
　以上説明したように、熱交換形換気装置は、排気送風経路の熱交換素子の排気側出口に温度検出手段を設け、温度検出手段で検出された温度が所定の値を下回ったときに、制御部が給気風量を排気風量より小さくなるよう給気用モータの回転数を減少させる。
　これにより、熱交換素子の温度を直接的に計測することで、熱交換素子が凍結する直前まで給気風量と排気風量を維持した熱交換気運転を継続でき、また凍結開始前に給気用モータの回転数を減少させることで給気風量を低減し、熱交換素子の凍結の発生を回避しながら給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができる。
　また、温度検出手段が第１の設定温度Ｔ１まで低下したことを検出した場合は、制御部が、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率になるように、排気風量を維持しながら給気用モータのみ回転数を減少させてもよい。さらに、温度検出手段で検出された温度が第２の設定温度Ｔ２を下回らないかを再度確認し、温度検出手段が第２の設定温度Ｔ２まで低下したことを検知した場合は、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率になるように、排気風量を維持しながら給気用モータのみ回転数をさらに減少させてもよい。さらに、温度検出手段で検出された温度が第３の設定温度Ｔ３を下回らないかを確認し、温度検出手段で検出された温度が第３の設定温度Ｔ３まで低下したことを検知した場合は、給気用モータを停止し、排気風量を維持した排気運転のみで換気運転を継続してもよい。これにより、凍結が発生する直前まで、給気風量を過度に減少させることなく、給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができるとともに、極低温領域では排気のみの運転に切り替わり換気運転を継続することができる、という効果を奏する。
　また、温度検出手段は、温度センサと湿度センサと露点温度算出部を有し、制御部は、所定の温度として、検出温度と検出湿度から算出された絶対湿度量が相対湿度１００％となる温度すなわち露点温度を設定値として有し、温度センサで検出した温度が露点温度設定値を下回らないように給気風量を制御するものである。これにより、熱交換素子の排気側出口部の温湿度状況からの結露発生状況が把握できるため、より熱交換素子の凍結発生直前まで給気運転と排気運転の熱交換気運転を継続することができる。
　本発明の一態様にかかる換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の換気装置、ダクト式の空気調和装置などの用途として有効である。
　１　熱交換形換気装置
　２　外気吸込口
　３　室内空気排気口
　４，１０２　外気給気口
　５　室内空気吸込口
　６，１０３　熱交換素子
　７　給気送風経路
　８　排気送風経路
　９　給気用送風機
　１０　排気用送風機
　１１　制御部
　１２　温度検出手段
　１３　空気清浄フィルター
　１０１　換気装置本体
　１０４　室内給気口
　１０５　室内排気口
　１０６　室外排気口
　１０７　電動機
　１０８　同一軸
　１０９　給気用ファン
　１１０　排気用ファン

Claims (5)

  1. 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、
    前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、
    前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路と、
    前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に設けた、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熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置において、
    前記排気送風経路の熱交換素子の排気側出口に温度検出手段を設け、
    制御部により前記給気用モータと前記排気用モータの運転および回転数を制御し、
    前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が所定の値を下回ったときに、給気風量を排気風量より小さくなるよう前記給気用モータの回転数を減少させる熱交換形換気装置。
  2. 前記制御部は、前記温度検出手段が所定の第１の設定温度まで低下したことを検出した場合は、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率になるように、排気風量を維持しながら前記給気用モータのみ回転数を減少させる請求項１に記載の熱交換形換気装置。
  3. 前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第１の設定温度よりも低い所定の第２の設定温度を下回った場合に、あらかじめ定義された給気風量と排気風量の比率になるように、排気風量を維持しながら前記給気用モータのみ回転数をさらに減少させる請求項２に記載の熱交換形換気装置。
  4. 前記制御部は、前記温度検出手段で検出された温度が前記第２の設定温度よりも低い所定の第３の設定温度を下回った場合に、給気用モータを停止し、排気風量を維持した排気運転のみで換気運転を継続する請求項３に記載の熱交換形換気装置。
  5. 前記温度検出手段は、温度センサと湿度センサと露点温度算出部を有し、
    前記制御部は、前記所定の温度として、検出温度と検出湿度から算出された絶対湿度量が相対湿度１００％となる温度である露点温度を設定値として有し、
    前記温度センサで検出した温度が前記露点温度設定値を下回らないように給気風量を制御する請求項１～４のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
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