(57)【要約】  熱交換換気装置（１）は、給気流を発生させる給気送風機（１１）と、排気流を発生させる排気送風機（１０）と、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器（１９）と、給気流の温度を測定する外気温度センサ（３）と、外気温度センサ（３）の測定結果と設定温度との温度差が、予め設定した複数の温度範囲の何れに属するかに基づいて、熱交換器（１９）を通過する前の給気流を加熱するプレヒータ（１８）の発熱量を設定する発熱量設定部を備えた制御部（１４）とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給気流を発生させる給気送風機と、
排気流を発生させる排気送風機と、
前記給気流と前記排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、
前記給気流の温度を測定する温度センサと、
前記温度センサの測定結果と設定温度との温度差が、予め設定した複数の温度範囲の何れに属するかに基づいて、前記熱交換器を通過する前の前記給気流を加熱するプレヒータの発熱量を設定する発熱量設定部を備えた制御部とを有することを特徴とする熱交換換気装置。
【請求項２】
前記給気送風機、前記排気送風機及び前記熱交換器を収容し、前記給気流が通過する給気風路と前記排気流が通過する排気風路とが設けられた筐体を備え、
前記温度センサは、前記熱交換器よりも上流側の前記給気風路に設置された外気温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
【請求項３】
前記給気送風機、前記排気送風機及び前記熱交換器を収容し、前記給気流が通過する給気風路と前記排気流が通過する排気風路とが設けられた筐体を備え、
前記温度センサは、前記熱交換器よりも下流側の前記給気風路に設置された給気温度センサであることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
【請求項４】
前記プレヒータが前記筐体に収容されたことを特徴とする請求項２又は３に記載の熱交換換気装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記設定温度を書き換え可能に記憶する設定温度記憶部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の熱交換換気装置。
【請求項６】
前記発熱量設定部は、前記プレヒータの発熱量の設定を定期的に繰り返すことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の熱交換換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の空気を室外へ排出する排気流と、室外の空気を室内へ給気する給気流との間で熱交換を行う熱交換換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換換気装置では、冬季の早朝などの外気温が低い時において、給気温度が低いまま室内へ供給される問題と、低温空気が熱交換換気装置の筐体内に侵入することによってモータといった電気部品へ悪影響を及ぼしたり、熱交換素子で結露が発生したりするなどの問題が生じる可能性がある。そのため、建物の外気取入口から熱交換換気装置の取入口につながる風路上にプレヒータを設置し、熱交換換気装置に取り入れる外気の温度を上昇させる対策をとることがある。【０００３】
特許文献１には、熱交換換気装置に備えられた吸込温度センサによって検知された温度が、ある一つの閾値温度を超えていない場合にプレヒータを運転させる熱交換換気装置が開示されている。特許文献１に開示される熱交換換気装置は、外気温度が上昇するなどして熱交換換気装置の吸込温度が上昇し閾値を越えた際、プレヒータの運転を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実開昭５６−１６４４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示される熱交換換気装置は、吸込温度が閾値を超えても、外気温度が十分に上昇していない場合には、プレヒータが運転を停止すると、再び吸込温度が閾値温度以下となってしまうことがある。この場合、特許文献１に開示される熱交換換気装置は、プレヒータの運転が再開されることになる。特許文献１に開示される熱交換換気装置は、このようにプレヒータの運転と停止とを繰り返すことがある。【０００６】
プレヒータが運転と停止とを繰り返すと、断続的に低温空気が熱交換換気装置の筐体へ侵入するという問題がある。【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低温の空気が筐体内に侵入す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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、給気流を発生させる給気送風機と、排気流を発生させる排気送風機と、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、給気流の温度を測定する温度センサとを有する。本発明は、温度センサの測定結果と設定温度との温度差が、予め設定した複数の温度範囲の何れに属するかに基づいて、熱交換器を通過する前の給気流を加熱するプレヒータの発熱量を設定する発熱量設定部を備えた制御部を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る熱交換換気装置は、低温の空気が室内へ供給される事象及び低温の空気が筐体内に侵入することによって電気部品へ悪影響を与えたり熱交換素子に結露が発生したりする事象が生じにくいという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の構成を示す図
【図２】実施の形態１に係る熱交換換気装置の制御部の機能ブロック図
【図３】実施の形態１に係る熱交換換気装置の動作の流れを示すフローチャート
【図４】本発明の実施の形態２に係る熱交換換気装置の構成を示す図
【図５】本発明の実施の形態３に係る熱交換換気装置の構成を示す図
【図６】実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換換気装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図
【図７】実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換換気装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態に係る熱交換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。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の構成を示す図である。実施の形態１に係る熱交換換気装置１は、プレヒータ１８を有する外付けのプレヒータユニット２が外気吸込ダクト５に設置されている。プレヒータ１８は、熱交換器１９を通過する前の給気流を加熱する。プレヒータ１８は、熱交換換気装置１から出力される直流電圧信号によって制御される。
【００１３】
熱交換換気装置１は、給気流を発生させる給気送風機１１と、排気流を発生させる排気送風機１０と、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換素子を備えた熱交換器１９と、プレヒータ１８を制御する制御部１４と、外気ＯＡの温度を測定する外気温度センサ３とを備える。給気送風機１１、排気送風機１０及び熱交換器１９は、筐体１５に収容されている。筐体１５は、給気流が通過する給気風路１６及び排気流が通過する排気風路１７が設けられている。外気温度センサ３は、熱交換器１９よりも上流側の給気風路１６に設置されている。また、熱交換換気装置１は、排気流の温度を測定する還気温度センサ４を備えている。還気温度センサ４は、熱交換器１９よりも上流側の排気風路１７に設置されている。
【００１４】
給気送風機１１は、外気吸込ダクト５を通じて屋外から外気ＯＡを吸い込み、給気ダクト７を通じて室内に給気ＳＡを吹き出すことにより給気流を発生させる。排気送風機１０は、還気ダクト８を通じて室内から室内空気ＲＡを吸い込み、排気ダクト９を通じて屋外に排気ＥＡを吹き出すことにより排気流を発生させる。
【００１５】
図２は、実施の形態１に係る熱交換換気装置の制御部の機能ブロック図である。制御部１４は、プレヒータ１８の運転制御の基準となる設定温度を記憶する設定温度記憶部１４１と、給気流の温度と設定温度との温度差に基づいて、プレヒータ１８に直流電圧信号を出力する発熱量設定部１４２とを有する。実施の形態１において、給気流の温度は、外気温度センサ３が測定した外気ＯＡの温度である。
【００１６】
設定温度記憶部１４１に記憶する設定温度は、ユーザが書き換え可能であってもよい。
【００１７】
図３は、実施の形態１に係る熱交換換気装置の動作の流れを示すフローチャートである。ここで、プレヒータ１８は、５段階の発熱量を持ち、第１の状態、第２の状態、第３の状態、第４の状態及び第５の状態の順に発熱量が大きくなるものとする。すなわち、プレヒータ１８は、停止、第１の状態、第２の状態、第３の状態、第４の状態及び第５の状態のいずれかの状態をとる。
【００１８】
ステップＡ０１において、発熱量設定部１４２は、設定温度記憶部１４１に記憶されている設定温度Ｔａを読み込む。ステップＡ０２において、発熱量設定部１４２は、外気温度センサ３から外気ＯＡの温度の測定値を読み込む。発熱量設定部１４２は、ステップＡ０３以降の処理では、外気温度センサ３から読み込んだ外気ＯＡの温度の測定値を給気流の温度Ｔｃとする。ステップＡ０３において、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃが設定温度Ｔａ以上であるか否かを判断する。すなわち、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が０℃以上であるか否かを判断する。給気流の温度Ｔｃが設定温度Ｔａ以上であれば、ステップＡ０３でＹｅｓとなり、ステップＡ０４において、発熱量設定部１４２は、０Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。０Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は停止しており、給気流を加熱しない。ステップＡ０３の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ０５でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ０Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ０３の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ０５でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００１９】
一方、給気流の温度Ｔｃが設定温度Ｔａ未満であれば、ステップＡ０３でＮｏとなり、ステップＡ０６において、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−５℃以上０℃未満であるか否かを判断する。給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−５℃以上０℃未満であれば、ステップＡ０６でＹｅｓとなり、ステップＡ０７において、発熱量設定部１４２は、２Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。２Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は第１の状態で給気流を加熱する。ステップＡ０６の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ０８でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ２Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ０６の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ０８でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００２０】
給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−５℃以上０℃未満でなければ、ステップＡ０６でＮｏとなり、ステップＡ０９において、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１０℃以上−５℃未満であるか否かを判断する。給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１０℃以上−５℃未満であれば、ステップＡ０９でＹｅｓとなり、ステップＡ１０において、発熱量設定部１４２は、４Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。４Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は第２の状態で給気流を加熱する。ステップＡ０９の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ１１でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ４Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ０９の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ１１でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００２１】
給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１０℃以上−５℃未満でなければ、ステップＡ０９でＮｏとなり、ステップＡ１２において、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１５℃以上−１０℃未満であるか否かを判断する。給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１５℃以上−１０℃未満であれば、ステップＡ１２でＹｅｓとなり、ステップＡ１３において、発熱量設定部１４２は、６Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。６Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は第３の状態で給気流を加熱する。ステップＡ１２の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ１４でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ６Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ１２の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ１４でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００２２】
給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−１５℃以上−１０℃未満でなければ、ステップＡ１２でＮｏとなり、ステップＡ１５において、発熱量設定部１４２は、給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−２０℃以上−１５℃未満であるか否かを判断する。給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−２０℃以上−１５℃未満であれば、ステップＡ１５でＹｅｓとなり、ステップＡ１６において、発熱量設定部１４２は、８Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。８Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は第４の状態で給気流を加熱する。ステップＡ１５の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ１７でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ８Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ１５の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ１７でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００２３】
給気流の温度Ｔｃから設定温度Ｔａを引いた温度差が−２０℃以上−１５℃未満でなければ、ステップＡ１５でＮｏとなり、ステップＡ１８において、発熱量設定部１４２は、１０Ｖの直流電圧信号をプレヒータユニット２へ出力する。１０Ｖの直流電圧信号が入力されているとき、プレヒータ１８は第５の状態で給気流を加熱する。ステップＡ１５の判断から設定時間が経過するまでの間は、ステップＡ１９でＮｏとなり、発熱量設定部１４２は、プレヒータユニット２へ１０Ｖの直流電圧信号を出力する。ステップＡ１５の判断から設定時間が経過すると、ステップＡ１９でＹｅｓとなり、ステップＡ０１に戻る。
【００２４】
実施の形態１に係る熱交換換気装置１は、室外から取り込む外気ＯＡの温度の測定値と設定温度との温度差に基づいてプレヒータ１８を制御する。具体的には、外気ＯＡの温度の測定値と設定温度との温度差が、予め設定した複数の温度範囲の何れに含まれるかに基づいて、プレヒータ１８の発熱量を変更する。したがって、外気ＯＡの温度の測定値と設定温度との温度差の変動が同じ温度範囲の中に収まれば、プレヒータ１８の発熱量は変更されない。また、外気ＯＡの温度の測定値と設定温度との温度差が含まれる温度範囲に基づいてプレヒータ１８の発熱量を変更することにより、外気ＯＡをプレヒータ１８で過剰に加熱しにくくなり、熱交換換気装置１の筐体１５に取り込まれる外気ＯＡの温度の変動を小さくできる。このため、実施の形態１に係る熱交換換気装置１は、プレヒータ１８の運転と停止とが繰り返されて、断続的に低温空気が筐体１５へ侵入することを抑制できる。したがって、実施の形態１に係る熱交換換気装置１は、低温の給気ＳＡが室内へ供給される事象及び低温の外気ＯＡが筐体１５内に侵入することによって電気部品へ悪影響を与えたり熱交換器１９の熱交換素子に結露が発生したりする事象が生じにくい。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る熱交換換気装置の構成を示す図である。実施の形態２に係る熱交換換気装置１は、熱交換器１９よりも下流側の給気風路１６に給気温度センサ１２が設置されている。制御部１４がプレヒータ１８の制御に用いる給気流の温度は、給気温度センサ１２の測定値である。この他については、実施の形態１に係る熱交換換気装置１と同様である。すなわち、実施の形態２に係る熱交換換気装置１は、給気温度センサ１２の測定値を用いて、図２に示したフローチャートの動作を実行する。
【００２６】
実施の形態２に係る熱交換換気装置１は、室内に供給される給気ＳＡの温度の測定値と設定温度との温度差に基づいてプレヒータ１８を制御する。具体的には、給気ＳＡの温度の測定値と設定温度との温度差が、予め設定した複数の温度範囲の何れに含まれるかに基づいて、プレヒータ１８の発熱量を変更する。したがって、給気ＳＡの温度の測定値と設定温度との温度差の変動が同じ温度範囲の中に収まれば、プレヒータ１８の発熱量は変更されない。また、給気ＳＡの温度の測定値と設定温度との温度差が含まれる温度範囲に基づいてプレヒータ１８の発熱量を変更することにより、外気ＯＡをプレヒータ１８で過剰に加熱しにくくなり、熱交換換気装置１の筐体１５に取り込まれる外気ＯＡの温度の変動を小さくできる。このため、実施の形態２に係る熱交換換気装置１は、プレヒータ１８の運転と停止とが繰り返されて、断続的に低温空気が筐体１５へ侵入することを抑制できる。実施の形態２に係る熱交換換気装置１は、実際に室内に供給される給気ＳＡの温度の測定値を用いてプレヒータ１８を制御するため、室内に供給される給気ＳＡの温度が低くなることを抑制しやすい。
【００２７】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る熱交換換気装置の構成を示す図である。実施の形態３に係る熱交換換気装置１は、プレヒータ１３が筐体１５内に設置されている。プレヒータ１３は、熱交換器１９よりも上流側の給気風路１６に設置されている。制御部１４がプレヒータ１３の制御に用いる給気流の温度は、外気温度センサ３が測定した外気ＯＡの温度及び給気温度センサ１２が測定した給気ＳＡの温度のどちらであってもよい。
【００２８】
実施の形態３に係る熱交換換気装置１は、プレヒータ１３を筐体内に備えるため、制御部１４とプレヒータ１３とを接続する配線を引き回す作業が不要であり、設置及びメンテナンスが容易である。
【００２９】
上記の実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換換気装置１の制御部１４の機能は、処理回路により実現される。処理回路は、専用のハードウェアであっても、記憶装置に格納されるプログラムを実行する処理装置であってもよい。
【００３０】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ、又はこれらを組み合わせたものが該当する。図６は、実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換換気装置の制御部の機能をハードウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９には、制御部１４の機能を実現する論理回路２９ａが組み込まれている。処理回路２９を実現するハードウェアには、マイクロコントローラを例示できる。
【００３１】
処理回路２９が処理装置の場合、制御部１４の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。
【００３２】
図７は、実施の形態１、実施の形態２又は実施の形態３に係る熱交換換気装置の制御部の機能をソフトウェアで実現した構成を示す図である。処理回路２９は、プログラム２９ｂを実行する演算装置２９１と、演算装置２９１がワークエリアに用いるランダムアクセスメモリ２９２と、プログラム２９ｂを記憶する記憶装置２９３を有する。記憶装置２９３に記憶されているプログラム２９ｂを演算装置２９１がランダムアクセスメモリ２９２上に展開し、実行することにより、制御部１４の機能が実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラム言語で記述され、記憶装置２９３に格納される。演算装置２９１は、中央処理装置を例示できるがこれに限定はされない。
【００３３】
処理回路２９は、記憶装置２９３に記憶されたプログラム２９ｂを読み出して実行することにより、制御部１４の機能を実現する。プログラム２９ｂは、制御部１４の機能を実現する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。
【００３４】
なお、処理回路２９は、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００３５】
このように、処理回路２９は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又はこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【００３６】
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、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。
【符号の説明】
【００３７】
１  熱交換換気装置、２  プレヒータユニット、３  外気温度センサ、４  還気温度センサ、５  外気吸込ダクト、７  給気ダクト、８  還気ダクト、９  排気ダクト、１０  排気送風機、１１  給気送風機、１２  給気温度センサ、１３，１８  プレヒータ、１４  制御部、１５  筐体、１６  給気風路、１７  排気風路、１９  熱交換器、２９  処理回路、２９ａ  論理回路、２９ｂ  プログラム、１４１  設定温度記憶部、１４２  発熱量設定部、２９１  演算装置、２９２  ランダムアクセスメモリ、２９３  記憶装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020003365.tif 000009
【国際調査報告】
2020003365.tif 000010
2020003365.tif 000011
2020003365.tif 000012
2020003365.tif 000013
2020003365.tif 000014
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