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1. (WO2019035194) HEAT EXCHANGING VENTILATION DEVICE
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明 細 書

発明の名称 熱交換換気装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006  

課題を解決するための手段

0007   0008  

発明の効果

0009   0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108  

産業上の利用可能性

0109  

符号の説明

0110  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15  

明 細 書

発明の名称 : 熱交換換気装置

技術分野

[0001]
 この発明は、熱交換換気装置に関する。

背景技術

[0002]
 熱交換換気装置は、筐体の内部に熱交換器を備え、室内へ給気する室外空気と室内から排気する室内空気との間で熱交換させて換気を行うものである。熱交換換気装置は、熱交換換気運転と普通換気運転を切り替えて運転する。
 熱交換換気運転は、室外空気を室内空気と熱交換させて室内へ給気する運転である。熱交換させて給気することで、室外空気と室内空気の温度差と湿度差を小さくして室内を換気する。
 普通換気運転は、室外空気を室内空気と熱交換させずに室内へ給気する運転である。熱交換させずに給気することで、室内温度を室内の設定温度に近づけるとともに室内を換気する。このため普通換気運転は、室外空気により室内を冷房または暖房する空調効果がある。普通換気運転では、換気能力及び空調能力を高めるために、熱交換換気運転で送風する風量よりも大きい風量で送風する。
[0003]
 特許文献1に記載された従来の熱交換換気装置では、室外温度の瞬時値と室内温度の瞬時値との比較結果に基づいて熱交換換気運転と普通換気運転を切り替えていた。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2001-304645号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 熱交換換気装置が設置される室内の空調負荷は、室内の容積や、空気調和機を使用しているか否か等の条件により異なる。このため、室内の空調負荷によっては、普通換気運転を継続しても空調効果が小さい場合がある。しかしながら、従来の熱交換換気装置では、室外温度の瞬時値と室内温度の瞬時値との比較結果に基づいて普通換気運転と熱交換換気運転を切り替えるため、普通換気運転をしても空調効果が小さいにも関わらず運転が継続されていた。普通換気運転では、熱交換換気運転で送風する風量よりも大きい風量で送風するため、普通換気運転を継続することで不必要に送風機を駆動するエネルギーを消費していた。
 また、普通換気運転では室外空気と室内空気の湿度を調節することができない。このため、普通換気運転が継続される間に湿度を調節する空気調和機を運転させることで、不必要に空気調和機を駆動するエネルギーを消費していた。
[0006]
 本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、不必要に送風機又は空気調和機を駆動するエネルギーが消費されることを抑制できる熱交換換気装置を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

[0007]
 第1の発明に係る熱交換換気装置の制御部は、普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、送風機の風量を前記普通換気運転で運転している間の風量よりも少なくする。
[0008]
 第2の発明に係る熱交換換気装置の制御部は、普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転へ切り替える。

発明の効果

[0009]
 第1の発明に係る熱交換換気装置によれば、室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に送風機の風量を少なくするため、室内温度の変化が小さい場合に不必要に送風機を駆動するエネルギーが消費されることを抑制できる。
[0010]
 第2の発明に係る熱交換換気装置によれば、室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に普通換気運転から熱交換換気運に切り替えるため、室内温度の変化が小さい場合に不必要に他の空気調和機を駆動するエネルギーを消費することを抑制できる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 実施の形態1の熱交換換気装置の概略構成を示す構成図
[図2] 実施の形態1の熱交換器の一部を示す斜視図
[図3] 実施の形態1の処理装置の構成を示すブロック図
[図4] 実施の形態1の熱交換換気運転における概略構成を示す構成図
[図5] 実施の形態1の普通換気運転における概略構成を示す構成図
[図6] 実施の形態1の処理装置で実行する処理を示すフローチャート
[図7] 実施の形態1の変形例の熱交換換気運転における概略構成を示す構成図
[図8] 実施の形態1の変形例の普通換気運転における概略構成を示す構成図
[図9] 実施の形態1の熱交換換気装置の概略構成を示す構成図
[図10] 実施の形態2の処理装置で実行する処理を示すフローチャート
[図11] 実施の形態3の処理装置で実行する処理を示すフローチャート
[図12] 実施の形態4の処理装置で実行する処理を示すフローチャート
[図13] 実施の形態5の処理装置で実行する処理を示すフローチャート
[図14] 実施の形態6の処理装置の構成を示すブロック図
[図15] 実施の形態6の処理装置で実行する処理を示すフローチャート

発明を実施するための形態

[0012]
実施の形態1.
 以下、本発明の熱交換換気装置について説明する。本実施の形態における熱交換換気装置100は、室内の天井2等に設けられて室内と室外を連結するダクトに接続されるものである。熱交換換気装置100は、室内の空気調和機4を運転している場合に室内の空調負荷が大きくなることを抑制して換気を行うことができる。室内の天井2側を上方、床面3側を下方とする。図1は本発明の実施の形態1に係る熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図である。熱交換換気装置100は、筐体1、給気送風機30、排気送風機31、熱交換器32、室外温度センサ35、室内温度センサ36、切替手段37及び処理装置40を備える。
[0013]
 筐体1は箱形の略直方体で形成され、1つの側面には、室内吸込口10と室内吹出口11が形成される。当該1つの側面と対向する位置にある側面には、室外吸込口12、及び室外吹出口13が形成される。また、筐体1の内部には室外吸込口12と室内吹出口11とを結ぶ給気風路50及び、室内吸込口10と室外吹出口13とを結ぶ排気風路51が形成される。
[0014]
 熱交換換気装置100を取付けるダクトには、熱交換換気装置100と室内を連結する室内吸込ダクト20及び室内吹出ダクト21、並びに熱交換換気装置100と室外を連結する室外吸込ダクト22及び室外吹出ダクト23がある。
 室内吸込ダクト20は室内吸込口10と接続され、室内吹出ダクト21は室内吹出口11と接続される。また、室外吸込ダクト22は室外吸込口12と接続され、室外吹出ダクト23は室外吹出口13と接続される。
[0015]
 給気送風機30は、給気風路50に設けられる。排気送風機31は、排気風路51に設けられる。
[0016]
 室内温度センサ36は、室内吸込口10と熱交換器32の間に設けられる。
 室外温度センサ35は、室外吸込口12と熱交換器32の間に設けられる。
[0017]
 切替手段37は、切替板38及び駆動部39を備える。切替手段37は排気風路51に設けられ、モーター等の駆動部39に切替板38が接続されて構成される。切替板38は駆動部39の回転により設置位置が切替可能に取り付けられている。切替板38は、筐体1の1つの側面と接する位置または、筐体1に設けられた風路形成部材14と接する位置に設けられる。
[0018]
 熱交換器32は、筐体1と着脱可能に取り付けられる。
[0019]
 処理装置40は、例えば基板等のハードウェア又は集積回路で構成されて熱交換換気装置100の内部に設けられる。処理装置40は、給気送風機30、排気送風機31、室外温度センサ35及び室内温度センサ36に接続される。
[0020]
 次に、図2に基づいて熱交換器32の詳細な構成を説明する。図2は熱交換器32の一部を示す斜視図である。図2の斜線付きの矢印は給気する室外空気の流れを示し、白い矢印は排気する室内空気の流れを示す。熱交換器32は、仕切り部材33及び間隔保持部材34を備え、仕切り部材33と間隔保持部材34とが互いに積層されて構成される。
[0021]
 間隔保持部材34は、山折りと谷折りを繰り返して波状に形成されたコルゲートシートで構成される。間隔保持部材34は、仕切り部材33を介してコルゲートシートの折り目が互いに直交するように積層される。
[0022]
 2つの仕切り部材33と1つの間隔保持部材34で形成される空間は、給気風路50または排気風路51として形成される。給気風路50と排気風路51は積層方向に交互に形成される。また、コルゲートシートの折り目が交互に直交して積層されるため、給気風路50と排気風路51は直交して形成される。
[0023]
 また、仕切り部材33は伝熱性及び透湿性を有する素材で形成される。
[0024]
 次に、図3に基づいて処理装置40の詳細な構成を説明する。図3は実施の形態1における処理装置40の構成を示すブロック図である。処理装置40は、室外温度検出部41、室内温度検出部42、タイマー43、記憶部44、送風機駆動部45、切替駆動部46、及び制御部47を備える。
[0025]
 室外温度検出部41は、室外温度センサ35に接続される。
 室内温度検出部42は、室内温度センサ36に接続される。
[0026]
 送風機駆動部45は、給気送風機30と排気送風機31に接続される。
 切替駆動部46は、切替手段37に接続される。
[0027]
 制御部47は、CPU(Central Processing Unit)またはDSP(Digital Signal Processor)と、CPUまたはDSPで実行されるソフトウェア等で構成される。
[0028]
 次に、熱交換換気装置100の動作を説明する。
 給気送風機30は、室外空気を室内へ送風する。排気送風機31は、室内空気を室外へ送風する。この給気送風機30と排気送風機31は回転数を変更することにより送風する風量が変更される。
[0029]
 室内温度センサ36は、熱交換器32を通る前の室内空気から室内温度を検出する。
 室外温度センサ35は、熱交換器32を通る前の室外空気から室外温度を検出する。検出された室内温度及び室外温度は、処理装置40に送信される。
[0030]
 切替手段37は、切替板38の位置が切替わることで、熱交換換気運転と普通換気運転とを切り替える。
[0031]
 熱交換器32は、給気風路50へ送風された室外空気と排気風路51へ送風された室内空気との間で熱交換する。仕切り部材33が伝熱性及び透湿性を有する素材であるため、排気風路51を通る室内空気と給気風路50を通る室外空気との間で熱量及び水分が交換される。これにより、室外空気の温度及び湿度を室内空気の温度及び湿度に近づけて給気することができる。
[0032]
 次に、処理装置40の動作を説明する。
 処理装置40は、リモコン等から送信された操作信号に基づいて熱交換換気装置100を動作させる。
 室外温度検出部41は、室外温度Toを検出する。また、室内温度検出部42は、室内空気の状態として室内温度Trを検出する。
 タイマー43は、経過時間をカウントする。
[0033]
 記憶部44は、検出された室外温度及び室内温度、室内温度検出部42が温度を検出するために設定された時間間隔Δt、並びに閾値を記憶する。室内温度検出部42は、室内温度T1を検出してから時間間隔Δtが経過すると室内温度T2を検出する。この時間間隔Δtで検出された室内温度の温度差が、閾値として設定された基準温度差Tと比較される。基準温度差Tは、正の値として記憶される。
[0034]
 制御部47は、室外温度Toと室内温度Trを比較した結果、または、室内温度Trの変化量と基準温度差Tを比較した結果に基づいて、熱交換換気装置100の動作を決定する。また、制御部47は、決定した動作に基づいて送風機駆動部45と切替駆動部46に指示を与える。
[0035]
 送風機駆動部45は、制御部47が決定した動作に基づいて給気送風機30と排気送風機31の駆動、停止及び出力する風量を制御する。
 切替駆動部46は、制御部47が決定した動作に基づいて切替手段37を制御する。
[0036]
 次に、図4及び図5に基づいて熱交換換気運転及び普通換気運転について説明する。図4は熱交換換気運転における熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図、図5は普通換気運転における熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図である。
[0037]
 まず、図4に基づいて熱交換換気運転を説明する。熱交換換気運転とは、室外空気を室内空気と熱交換させて室内へ給気する運転である。切替板38は、筐体1の側面に接して設けられる。つまり切替板38は、室内吸込口10から吸込まれた空気が熱交換器32を迂回するバイパス風路54を塞ぐ位置に設けられる。これにより、排気風路51が室内吸込口10から熱交換器32を通り室外吹出口13までを結ぶ熱交換排気風路52として形成される。つまり熱交換換気運転では、給気風路50及び排気風路51に熱交換器32が含まれる。
[0038]
 熱交換換気運転は、空気調和機4により室内を冷房している場合で、室外温度が室内温度よりも高く、かつ室内温度が空気調和機の設定温度よりも高い場合に実行される。また、室内を暖房している場合で、室外温度が室内温度よりも低く、かつ室内温度が空気調和機の設定温度よりも低い場合に実行される。室外空気は熱交換されて室内空気の温度差を小さくして給気されるため、室内の空調負荷が増大することを抑制する。熱交換換気運転では、給気送風機30及び排気送風機31が最大風量よりも少ない設定風量で送風する。この設定風量は、製造者により設定された風量でも良いし、使用者がリモコン等から設定した風量でも良い。
[0039]
 次に、図5に基づいて普通換気運転を説明する。普通換気運転とは、室外空気を室内空気と熱交換させずに室内へ給気する運転である。切替板38は、風路形成部材14に接して設けられる。つまり切替板38は、バイパス風路54を開放する位置に設けられる。これにより、排気風路51が室外吸込口12から熱交換器32を迂回して室内吹出口11までを結ぶ普通排気風路53として形成される。
[0040]
 普通換気運転は、室内を冷房したい場合で、室外温度が室内温度よりも低く、かつ空気調和機4の設定温度が室内温度よりも低い場合に実行される。また、室内を暖房したい場合で、室外温度が室内温度よりも高く、かつ空気調和機4の設定温度が室内温度よりも高い場合に実行される。室外空気は熱交換されずに給気されるため、室外空気によって室内を冷房又は暖房する。普通換気運転では、送風機が送風する風量を最大にして運転することで、室内を冷房又は暖房する能力を高める。また、室外空気によって室内を冷房又は暖房することで室内の空調負荷を小さくするため、熱交換換気装置100以外の空気調和機を駆動する電力の消費を抑制できる。
[0041]
 次に、図6に基づいて処理装置40の動作を説明する。図6は実施の形態1に係る処理装置40で実行する処理を示すフローチャートである。本実施の形態では、冷房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも低くする場合について説明する。
[0042]
 使用者がリモコン等から処理装置40に熱交換換気装置100を駆動させる指示を与えると、熱交換換気装置100は熱交換換気運転を開始する(スタート)。ステップS1で制御部47は、切替駆動部46に対して切替手段37を駆動させる指示を与える。制御部47からの指示を受けると、切替手段37の駆動部39が駆動して切替板38は熱交換排気風路52を形成する位置に配置さる。この結果、制御部47は排気風路51を熱交換排気風路52に設定する。
[0043]
 ステップS1で熱交換排気風路52に設定されると、ステップS2に進む。制御部47は、送風機駆動部45に対して、給気送風機30と排気送風機31を設定風量で送風させる指示を与える。制御部47からの指示を受けると、給気送風機30と排気送風機31は送風を開始する。この結果、制御部47は給気送風機30と排気送風機31を最大風量よりも少ない風量で送風させる。
[0044]
 以上のステップS1とステップS2の動作により、熱交換換気運転が開始される。熱交換換気運転では、室外空気は室外吸込口12から給気され、熱交換器32を通って室内吹出口11から室内へ排気される。また、室内空気は室内吸込口10から給気され、熱交換器32を通って室外吹出口13から室外へ排気される。室外空気は室内空気と熱交換されることで室内温度Trに近い温度まで冷却され、室内へ給気される。
[0045]
 熱交換換気運転を開始すると、ステップS3に進み、室外温度検出部41は室外温度センサ35から室外温度Toを検出する。また、室内温度検出部42は室内温度センサ36から室内温度Trを検出する。
[0046]
 ステップS3で室外温度Toと室内温度Trを検出すると、ステップS4に進む。制御部47は、室外温度Toが室内温度Trよりも低いか否かを判断する。室外温度Toが室内温度Trよりも低い場合(ステップS4:Yes)ステップS5に進み、制御部47は、切替駆動部46に切替手段37を駆動させる指示を与える。制御部47からの指示を受けると、切替手段37は排気風路51が普通排気風路53を形成する位置に配置される。この結果、制御部47は排気風路51を熱交換排気風路52から普通排気風路53に設定する。
[0047]
 ステップS4で室外温度Toが室内温度Tr以上の場合(ステップS4:No)、ステップS1からステップS4を繰り返し、熱交換換気運転を継続する。
[0048]
 ステップS5で普通排気風路53に設定されると、ステップS6に進み、制御部47は、送風機駆動部45に対して、給気送風機30及び排気送風機31を最大風量で送風させる指示を与える。最大風量は、熱交換換気運転における設定風量よりも多い風量である。制御部47からの指示を受けると、給気送風機30と排気送風機31は送風を最大風量に切替える。この結果、制御部47は給気送風機30と排気送風機31を最大風量で送風させる。
[0049]
 以上のステップS5とステップS6の動作により、熱交換換気運転は普通換気運転に切り替わる。普通換気運転では、室外空気は熱交換器32を通って室内へ排気される。一方、室内空気は熱交換器32を迂回して室外へ排気される。室外空気は室内空気と熱交換されずに室内に給気されるため、室内温度Trよりも低い温度の室外空気が給気される。
[0050]
 ステップS5及びステップS6で普通換気運転に切り替わると、ステップS7に進みタイマー43が経過時間のカウントを開始する。カウントが開始されるとステップS8に進み、室内温度Tr1が第1の室内温度として検出され、記憶部44に記憶される。
[0051]
 ステップS8で室内温度Tr1が検出されると、ステップS9に進み、制御部47は、タイマー43のカウントが設定された時間間隔Δtを経過したか否かを判断する。ステップS9で設定された時間間隔Δtを経過した場合(ステップS9:Yes)、ステップS10に進み、室内温度Tr2が第2の室内温度として検出され、記憶部44に記憶される。
[0052]
 ステップS9で設定された時間間隔Δtを経過していない場合(ステップS9:No)、ステップS9を繰り返す。
[0053]
 ステップS8からステップS10で室内温度Tr1及びTr2が検出されると、室内温度の時間変化量として温度差T1-T2が算出される。ステップS11に進み、制御部47は検出された室内温度Tr1から室内温度Tr2を引いた温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さいか否かを判断する。温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合(ステップS11:Yes)、普通換気運転で運転しても室内温度の変化が小さく室内を冷房する効果が小さい。そのため、ステップS1に戻り、制御部47は、排気風路51を普通排気風路53から熱交換排気風路52に切替える。そして、ステップS2に進み、給気送風機30及び排気送風機31を設定風量で送風させる。以上の動作により、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。
[0054]
 ステップS11で温度差Tr1-Tr2が基準温度差T以上の場合(ステップS11:No)、普通換気運転により室内温度を低下させることができるため、ステップS5に戻り普通換気運転を継続する。
[0055]
 以上のような実施の形態1に係る熱交換換気装置100によれば、普通換気運転で送風している間に検出された室内温度の温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転へ切り替える。このため、普通換気運転をしているにも関わらず室内温度を低下させる空調効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることが抑制される。
 送風機の風量を少なくするためには、送風機へ出力する電力を減らして回転数を低くする。つまり、風量が少ない程送風機を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。熱交換換気運転では普通換気運転で送風する最大風量よりも少ない風量で送風するため、給気送風機30及び排気送風機31を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。
[0056]
 また、熱交換器32は仕切り部材33が伝熱性及び透湿性を有する素材で形成されるため、熱交換換気運転では室内空気と室外空気との間で熱量及び水分が交換される。このため、室外空気と室内温度の温度差を小さくし、かつ室内湿度を調節して、室外空気を室内へ給気することができる。このように熱交換換気運転では、室内の空調負荷が大きくなることを抑制して換気することができる。空調負荷が抑制されると、エアコン、除湿機または加湿器等の空気調和機を運転させたり、これら空気調和機の出力を大きくすることを抑制できる。したがって、普通換気運転をしているにも関わらず空調効果が小さい場合に熱交換換気運転へ切り替えることで、熱交換換気装置100以外の空気調和機4を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
[0057]
 また、温度差Tr1-Tr2が基準温度差T以上の場合には普通換気運転を継続させるため、室内温度を室外温度に近づけることで室内の空調負荷を小さくすることができる。
[0058]
 なお、普通換気運転では給気送風機30及び排気送風機31を最大風量で送風するとしたが、これに限らず、熱交換換気運転で送風される風量よりも多い風量であれば良い。
[0059]
 また、ステップS11からステップS1へ進み普通排気風路53から熱交換排気風路52に切り替わった場合に、ステップS2における設定風量で送風するとしたが、普通換気運転で送風される風量よりも小さい風量であれば良く、ステップS2における設定風量とは異なる風量で送風しても良い。
[0060]
 また、基準温度差Tは、正の値として記憶されるとしたが、負の値として記憶させても良い。基準温度差Tを負の値とする場合、ステップS11では温度差Tr2-Tr1が基準温度差Tより大きいか否かを判断する。
[0061]
 また、記憶部44は時間間隔Δtを記憶するものとしたが、室内温度検出部42が温度を検出するタイミングを特定できれば良く、時刻を記憶しても良い。
[0062]
 また、室内温度センサ36及び室外温度センサ35は、筐体1の内部に設けられる構成を示したが、筐体1の外部に設けても良い。
[0063]
 また、切替手段37は、切替板38が駆動部により回転するものを示したが、熱交換排気風路52と普通排気風路53を切り替えるものであれば良く、構成は限定されない。図7及び図8に実施の形態1の変形例を示す。図7は熱交換換気運転における熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図、図8は普通換気運転における熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図である。変形例では、切替手段37が上下に移動可能な構成である。図7に示す熱交換換気運転の場合、切替手段37は、普通換気運転の場合よりも筐体1の下方側に設けられる。つまり、バイパス風路54を塞ぐ位置に設けられる。一方、図8に示すの普通換気運転の場合、切替手段37は、筐体1の上方側に設けられる。つまり、バイパス風路54を開放する位置に設けられる。
[0064]
 また、普通換気運転では排気風路51を熱交換排気風路52又は普通排気風路53へ切り替えるものとしたが、給気風路50及び排気風路51の少なくとも一方が熱交換器32を迂回すればよく、図9に記載するように給気風路50を切り替えてもよい。図9は切替手段37が給気風路50を切り替える場合における熱交換換気装置100の概略構成を示す構成図である。切替板38がバイパス風路54を塞ぐ位置に設けられる場合、給気風路50が室外吸込口12から熱交換器32を通り室内吹出口11までを結ぶ熱交換給気風路として形成される。切替板38がバイパス風路54を開放する位置に設けられる場合、給気風路50は室内吸込口10から熱交換器32を迂回して室外吹出口13までを結ぶ普通給気風路として形成される。
[0065]
 また、給気送風機30と排気送風機31が同じ風量で送風するものとしたが、給気送風機30と排気送風機31の設定風量を異なる風量に設定しても良い。温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tより小さい場合に、少なくとも1つの送風機の風量を少なくすれば、送風機を運転するエネルギーの消費を抑制することができる。
[0066]
 また、室内空気の状態の時間変化量として、温度差Tr1-Tr2を用いるものとしたが、これに限らず、温度変化率も用いてもよい。温度変化率は、温度差Tr1-Tr2を、室内温度Tr1を検出してから室内温度Tr2を検出するまでの時間で割った値である。この場合、記憶部44は閾値として基準温度変化率が記憶される。
[0067]
実施の形態2.
 実施の形態1では、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合に、普通排気風路53から熱交換排気風路52へ切り替えるものであったが、実施の形態2では、排気風路51は切り替えず、送風機の風量を少なくするものである。図10に基づいて実施の形態2に係る熱交換換気装置100の処理装置40の動作を説明する。図10は実施の形態2に係る処理装置40で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態2では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
[0068]
 ステップS11で温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合(ステップS11:Yes)、ステップS2に進む。ステップS2では、制御部47は給気送風機30及び排気送風機31を設定風量で送風させる。その後、ステップS3からステップS11を繰り返す。
[0069]
 以上のような実施の形態2に係る熱交換換気装置100によれば、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合に、給気送風機30及び排気送風機31は設定風量で送風する。普通排気風路53が形成された状態で、風量を少なくするため、室外空気を室内に給気しながら、給気送風機30及び排気送風機31を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
 また、実施の形態1のように普通排気風路53から熱交換排気風路52に切り替える場合に比べて、切替手段37を動作させる回数が少ないため、部品が劣化することを抑制できる。また、切替手段37を駆動するエネルギーの消費を抑制できる。
[0070]
実施の形態3.
 実施の形態1では、給気送風機30及び排気送風機31は、熱交換換気運転と普通換気運転とで異なる風量で送風するものであったが、実施の形態3では、同じ風量で送風するものである。図11に基づいて実施の形態3に係る熱交換換気装置100の処理装置40の動作を説明する。図11は実施の形態3に係る処理装置40で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態3では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
[0071]
 ステップS1で熱交換排気風路52に設定されると、ステップS12に進み、給気送風機30と排気送風機31を設定風量で送風させる。これより、熱交換換気運転が開始される。
 その後、ステップS4で室外温度Toが室内温度Trよりも低い場合(ステップS4:Yes)、排気風路51は普通排気風路53に設定される。普通換気運転で送風される風量は熱交換換気運転で送風される風量と同じ設定風量である。以上の動作により熱交換換気運転から普通換気運転に切り替わる。
[0072]
 以上のような実施の形態3に係る熱交換換気装置100によれば、普通換気運転で送風される風量は熱交換換気運転で送風される風量と同じである。そのため、実施の形態1のように熱交換換気運転では普通換気運転よりも換気量を少なくすることがない。このため、熱交換換気運転する場合に、換気能力が低下することなく空調負荷が大きくなることを抑制できる。
[0073]
実施の形態4.
 実施の形態1では、熱交換換気装置100を運転している間は給気送風機30及び排気送風機31を駆動させていたが、実施の形態4では、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合に、給気送風機30及び排気送風機31を停止させるものである。図12に基づいて実施の形態4に係る熱交換換気装置100の処理装置40の動作を説明する。図12は実施の形態4に係る処理装置40で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態4では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
[0074]
 熱交換換気装置100には、夜間等の室内に人が在席していない間や在席人数が少ない場合に、自動で普通換気運転を開始または停止する夜間モードがある。夜間モードは、室外温度Toが室内温度Trよりも低い場合に普通換気運転を行うことで、室内温度が室外温度よりも高くなることを抑制するものである。そのため、室外温度Toが室内温度Tr以上の場合には給気送風機30及び排気送風機31を停止させて、普通換気運転及び熱交換換気運転は行わない。夜間モードで運転することで室内を空調することができるため、熱交換換気装置100以外の空気調和機を運転する必要がない。
[0075]
 熱交換換気装置100における夜間モードでは、普通換気運転で送風している間に検出された温度差Tr1-Tr2が基準温度差T以上の場合には普通換気運転を継続する。一方、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合には、普通換気運転を停止する。
[0076]
 ステップS11で温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも小さい場合(ステップS11:Yes)、ステップS14に進み、制御部47は給気送風機30及び排気送風機31を停止させる。給気送風機30及び排気送風機31を停止させるとタイマー43が経過時間のカウントを開始してステップS17に進み、制御部47は設定時間が経過したか否かを判断する。設定時間が経過した場合(ステップS17:Yes)ステップS3に戻り、ステップS3からステップS17を繰り返す。
[0077]
 ステップS14で給気送風機30及び排気送風機31が停止するため、普通換気運転が停止する。熱交換換気装置100は、普通換気運転が停止している間でも所定の時間間隔Δtで室外温度Toと室内温度Trを検出する。そのため、ステップS4で室外温度Toが室内温度Trよりも低い場合(ステップS4:Yes)、再び普通換気運転を開始する。
[0078]
 以上のような実施の形態4に係る熱交換換気装置100によれば、温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tよりも低い場合に、給気送風機30及び排気送風機31を停止する。普通換気運転をしているにも関わらず室内温度を低下させる空調効果が小さい場合に、換気運転が継続されることが抑制されるため、給気送風機30及び排気送風機31を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
 また、温度差Tr1-Tr2が基準温度差T以上の場合、または室外温度Toが室内温度Trよりも小さい場合に、普通換気運転を行う。普通換気運転を行うため、室内温度が室外温度よりも高くなることが抑制される。室内温度が高くなることが抑制されると、夜間モード終了後に空気調和機4を運転させたり、空気調和機4の出力を大きくすることを抑制できる。したがって、熱交換換気装置100以外の空気調和機4を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
[0079]
実施の形態5.
 実施の形態1では、冷房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも低くしたい場合における熱交換換気装置100の動作について説明したが、実施の形態5では、暖房運転中に換気を行う場合等の、室内温度を室外温度よりも高くしたい場合における熱交換換気装置100の動作について説明する。図13に基づいて実施の形態5に係る熱交換換気装置100の処理装置40の動作を説明する。図13は実施の形態5に係る処理装置40で実行する処理を示すフローチャートである。実施の形態5では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
[0080]
 熱交換換気運転は、室外温度Toが室内温度Tr以下の場合に行われる。室外空気は熱交換されることで室内空気の温度に近い温度まで暖房され、室内へ給気される。
 普通換気運転は、室外温度Toが室内温度Trよりも高い場合に行われる。室外空気は熱交換されずに室内に給気されるため、室内温度Trよりも高い温度の室外空気が給気される。
[0081]
 熱交換換気運転が開始されて、ステップS3で室外温度Toと室内温度Trが検出されると、ステップS15に進む。ステップS15では、室外温度Toが室内温度Trよりも大きいか否かを判断する。ステップS15で室外温度Toが室内温度Trよりも大きい場合(ステップS15:Yes)、ステップS5に進み、制御部47は排気風路51を普通排気風路53に設定する。
[0082]
 ステップS15で室外温度Toが室内温度Tr以下の場合(ステップS15:No)、ステップS1からステップS15を繰り返し、熱交換換気運転を継続する。
[0083]
 ステップS5で普通排気風路53に設定されると、ステップS6に進み、制御部47は給気送風機30と排気送風機31を最大風量で送風させる。これにより、熱交換換気装置100は熱交換換気運転から普通換気運転に切り替わる。
[0084]
 普通換気運転に切り替わり、ステップS7からステップS10で室内温度Tr1及び室内温度Tr2を検出すると、ステップS16に進む。ステップS16では、制御部47が温度差Tr2-Tr1が基準温度差Tよりも小さいか否かを判断する。温度差Tr2-Tr1が基準温度差Tよりも小さい場合(ステップS16:Yes)、普通換気運転をおこなっても室内温度の変化が小さく室内を暖房する効果が小さい。そのため、ステップS1に戻り、排気風路51を普通排気風路53から熱交換排気風路52に設定する。また、ステップS2に進み、制御部47は給気送風機30及び排気送風機31を最大風量よりも少ない設定風量で送風させる。したがって、温度差Tr2-Tr1が基準温度差Tよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。
[0085]
 ステップS16で温度差Tr2-Tr1が基準温度差T以上の場合(ステップS16:No)、普通換気運転により室内温度を上昇させることができるため、ステップS5に戻り普通換気運転を継続する。
[0086]
 以上のような実施の形態5に係る熱交換換気装置100によれば、普通換気運転で送風している間に検出された室内温度の温度差Tr2-Tr1が基準温度差Tよりも小さい場合に、普通換気運転から熱交換換気運転に切り替える。このため、普通換気運転をしているにも関わらず室内を暖房する効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることを抑制できる。
[0087]
 熱交換換気運転では普通換気運転で送風する最大風量よりも少ない風量で送風するため、給気送風機30及び排気送風機31を運転するエネルギーの消費を抑制できる。
[0088]
 なお、基準温度差Tは、負の値として記憶させても良い。基準温度差Tを負の値とする場合、ステップS16では温度差Tr1-Tr2が基準温度差Tより大きいか否かを判断する。
[0089]
 また、実施の形態5の動作と実施の形態2から4に示す動作を組み合わせてもよい。具体的には、実施の形態2から4のステップS4及びステップS11をそれぞれ実施の形態5のステップS15及びステップS16に切替えてもよい。これにより、実施の形態2から4の動作を、暖房運転中に換気を行う場合に適用することができる。
[0090]
実施の形態6.
 実施の形態1では、室外温度To及び室内温度Trに基づいて動作するものであったが、実施の形態6では、室外エンタルピーHo及び室内エンタルピーHrに基づいて動作するものである。実施の形態6では、実施の形態1との相違点を中心に説明し、実施の形態1と同一部分には同一符号を付して説明を省略するものとする。
[0091]
 熱交換換気装置100は、室内温度センサ36の代わりに室内温湿度センサ60を備え、室外温度センサ35の代わりに室外温湿度センサ61を備える。
 室内温湿度センサ60は、熱交換器32を通る前の室内空気から室内温度及び室内湿度を検知する。
 室外温湿度センサ61は、熱交換器32を通る前の室外空気から室外温度及び室外湿度を検知する。
[0092]
 次に、図14に基づいて処理装置70の構成を説明する。図14は実施の形態6に係る処理装置70の構成を示すブロック図である。処理装置70は、室外湿度検出部71、室内湿度検出部72、及び演算部73を備える。
[0093]
 室外湿度検出部71は、室外温湿度センサ61に接続されており、室外湿度を検出する。室内湿度検出部72は、室内温湿度センサ60に接続されており、室内湿度を検出する。
[0094]
 演算部73は、検出された温度と湿度からエンタルピーを演算する。具体的には、室外温度To及び室外湿度Moから室外エンタルピーHoを演算する。また、室内温度Tr及び室内湿度Mrから室内空気の状態として室内エンタルピーHrを演算する。
[0095]
 記憶部44は、演算された室内エンタルピーHr、室外エンタルピーHo、及び設定された閾値を記憶する。閾値としては基準エンタルピーHが記憶される。時間間隔Δtで検出された室内エンタルピーHrのエンタルピー差が、基準エンタルピーHと比較される。
[0096]
 制御部47は、室外エンタルピーHoと室内エンタルピーHrを比較した結果、または、室内エンタルピーHrの変化量と基準エンタルピーHを比較した結果に基づいて、熱交換換気装置100の動作を決定する。
[0097]
 次に、図15に基づいて処理装置70の動作を説明する。図15は実施の形態6に係る処理装置70で実行する処理を示すフローチャートである。
[0098]
 ステップS1及びステップS2で熱交換換気運転が開始されると、ステップS21に進み、制御部47は室内温度Tr及び室内湿度Mrを検出する。また、ステップS22に進み、室外温度Toと室外湿度Moを検出する。
[0099]
 温度及び湿度を検出するとステップS23に進む。演算部73は室内エンタルピーHrと室外エンタルピーHoを演算する。ステップS24に進み、制御部47は、室外エンタルピーHoが室内エンタルピーHrよりも小さいか否かを判断する。ステップS24で室外エンタルピーHoが室内エンタルピーHrよりも小さい場合(ステップS24:Yes)、ステップS5に進み、制御部47は排気風路51を普通排気風路53に設定する。
[0100]
 ステップS24で室外エンタルピーHoが室内エンタルピーHr以上の場合(ステップS24:No)、ステップS1へ戻り熱交換換気運転を継続する。
[0101]
 ステップS5で普通排気風路53に設定されると、ステップS6及びステップS7を経て、ステップS25に進む。ステップS25では、室内温度Tr1が第1の室内温度として検出され、記憶部44に記憶される。また、室内湿度Mr1が第1の室内湿度として検出され、記憶部44に記憶される。
[0102]
 室内温度Tr1及び室内湿度Mr1が検出されてから設定された時間間隔Δtを経過した場合(ステップS9:Yes)、ステップS26に進み、室内温度Tr2が第2の室内温度として検出され、記憶部44に記憶される。また、室内湿度Mr2が第2の室内湿度として検出され、記憶部44に記憶される。
[0103]
 温度及び湿度を検出すると、ステップS27に進み、演算部73は室内温度Tr1及び室内湿度Mr1から第1の室内エンタルピーHr1を演算する。また、室内温度Tr2及び室内湿度Mr2から第2の室内エンタルピーHr2を演算する。
[0104]
 ステップS27でエンタルピーが演算されると、制御部47は室内エンタルピーHrの時間変化量として、室内エンタルピーHr1から室内エンタルピーHr2を引いたエンタルピー差Hr1-Hr2を算出する。ステップS28に進み、算出されたエンタルピー差Hr1-Hr2が基準エンタルピーHよりも小さいか否かを判断する。エンタルピー差Hr1-Hr2が基準エンタルピーHよりも小さい場合(ステップS28:Yes)、ステップS1に戻り、排気風路51を普通排気風路53から熱交換排気風路52に切替える。また、ステップS2に進み、給気送風機30及び排気送風機31を最大風量よりも少ない設定風量で送風させる。以上の動作により、エンタルピー差Hr1-Hr2が基準エンタルピーHよりも小さい場合、普通換気運転から熱交換換気運転に切替える。
[0105]
 エンタルピー差Hr1-Hr2が基準エンタルピーH以上の場合(ステップS28:No)、ステップS5に戻り普通換気運転を継続する。
[0106]
 以上のような実施の形態6に係る熱交換換気装置100によれば、室外エンタルピーHo及び室内エンタルピーHrに基づいて動作する。具体的には、室外エンタルピーHoが室内エンタルピーHrよりも小さい場合、熱交換換気運転から普通換気運転に切り替える。エンタルピーは、検出された温度及び湿度から演算される値であるため、温度及び湿度を比較して熱交換換気装置100の動作を決定することができる。そのため、普通換気運転をしているにも関わらず空調効果が小さい場合、または湿度を調節する効果が小さい場合に、普通換気運転が継続されることを抑制することができる。
[0107]
 なお、温度及び湿度を検知する手段として、室外温湿度センサ61及び室内温湿度センサ60を用いるものとしたが、温度及び湿度を検知できればよく、温度センサと湿度センサを別々に設けてもよい。
 また、演算部73は、記憶部44に記憶された温度及び湿度からエンタルピーを演算するとしたが、温度及び湿度を検出した場合にエンタルピーを演算して記憶部44に記憶してもよい。
 また、基準エンタルピーHは、正の値として記憶されるとしたが、負の値として記憶させても良い。基準エンタルピーHを負の値とする場合、ステップS28ではエンタルピー差Hr2-Hr1が基準エンタルピーHより大きいか否かを判断する。
[0108]
 また、実施の形態1から6では熱交換換気運転又は普通換気運転が開始されるとすぐに室外温度Toと室内温度Trを検出するものとしたが、熱交換換気運転が開始されてから所定時間の経過後に室内温度Tr又は室内湿度Mrを検出してもよい。所定時間の間は運転が切り替わることがないため、普通換気運転により室内空気の状態を変化させる効果が小さい場合に、すぐに普通換気運転に切り替わることを抑制できる。

産業上の利用可能性

[0109]
 本発明に係る熱交換換気装置100は、家庭用、業務用等の熱交換換気装置として広く利用することができる。

符号の説明

[0110]
1 筐体、2 天井、3 床面、4 空気調和機、10 室内吸込口、11 室内吹出口、12 室外吸込口、13 室外吹出口、14 風路形成部材、20 室内吸込ダクト、21 室内吹出ダクト、22 室外吸込ダクト、23 室外吹出ダクト、30 給気送風機、31 排気送風機、32 熱交換器、33 仕切り部材、34 間隔保持部材、35 室外温度センサ、36 室内温度センサ、37 切替手段、38 切替板、39 駆動部、40、70 処理装置、41 室外温度検出部、42 室内温度検出部、43 タイマー、44 記憶部、45 送風機駆動部、46 切替駆動部、47 制御部、50 給気風路、51 排気風路、52 熱交換排気風路、53 普通排気風路、54 バイパス風路、60 室内温湿度センサ、61 室外温湿度センサ、71 室外湿度検出部、72 室内湿度検出部、73 演算部、100 熱交換換気装置

請求の範囲

[請求項1]
 室外吸込口と室内吹出口とを結ぶ給気風路と、室内吸込口と室外吹出口とを結ぶ排気風路とが形成される筐体と、
室外空気を室内へ送風する給気送風機と、
室内空気を室外へ送風する排気送風機と、
前記室内へ送風される前記室外空気と前記室外へ送風される前記室内空気との間で熱交換する熱交換器と、
前記給気風路及び前記排気風路に前記熱交換器が含まれる熱交換換気運転と、前記給気風路及び前記排気風路の少なくとも一方が前記熱交換器を迂回する普通換気運転とを切り替える切替手段と、
前記普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、前記給気送風機又は前記排気送風機の風量を前記普通換気運転で運転している間の風量よりも少なくする制御部と
を備える熱交換換気装置。
[請求項2]
 室外吸込口と室内吹出口とを結ぶ給気風路と、室内吸込口と室外吹出口とを結ぶ排気風路とが形成される筐体と、
室外空気を室内へ送風する給気送風機と、
室内空気を室外へ送風する排気送風機と、
前記室内へ送風される前記室外空気と前記室外へ送風される前記室内空気との間で熱交換する熱交換器と、
前記給気風路及び前記排気風路に前記熱交換器が含まれる熱交換換気運転と、前記給気風路及び前記排気風路の少なくとも一方が前記熱交換器を迂回する普通換気運転とを切り替える切替手段と、
前記普通換気運転で運転している間に検出された室内空気の状態の時間変化量が、設定された閾値よりも小さい場合に、前記切替手段により前記普通換気運転から前記熱交換換気運転に切り替える制御部と
を備える熱交換換気装置。
[請求項3]
 前記制御部は、前記室内空気の状態の時間変化量が設定された前記閾値よりも小さい場合に、前記給気送風機又は前記排気送風機を停止させることを特徴とする請求項1または2に記載の熱交換換気装置。
[請求項4]
 前記制御部は、前記時間変化量が、第1の室内温度と、前記第1の室内温度を検出してから設定された時間が経過した後に検出した第2の室内温度との温度差として検出され、前記閾値が基準温度差として設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
[請求項5]
 前記制御部は、前記時間変化量が、第1の室内温度と、前記第1の室内温度を検出してから設定された時間が経過した後に検出した第2の室内温度との温度変化率として検出され、前記閾値が基準温度変化率として設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
[請求項6]
 前記制御部は、室外温度が室内温度よりも小さい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項4または5に記載の熱交換換気装置。
[請求項7]
 前記制御部は、室外温度が室内温度より大きい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項1または5に記載の熱交換換気装置。
[請求項8]
 前記制御部は、前記時間変化量が、室内温度及び室内湿度から演算された室内エンタルピーとして検出され、前記閾値が基準エンタルピーとして設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の熱交換換気装置。
[請求項9]
 前記制御部は、室外温度及び室外湿度から演算された室外エンタルピーが前記室内エンタルピーよりも小さい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項8に記載の熱交換換気装置。
[請求項10]
 前記制御部は、室外温度及び室外湿度から演算された室外エンタルピーが前記室内エンタルピーよりも大きい場合に、前記切替手段により前記熱交換換気運転から前記普通換気運転に切り替えることを特徴とする請求項8に記載の熱交換換気装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]