(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に外気を送る給気路から該室内の空気を排出する排気路に熱を移動する顕熱交換ロータと、前記給気路から前記排気路に水分を移動するデシカントロータと、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの動作を制御する制御手段とを有して、前記室内を換気するデシカント換気扇において、
前記排気路内に配置された熱交換器を備え、前記デシカントロータは、前記給気路内では外気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの上流側に配置され、前記制御手段にはタイマー機能が設けられ、該制御手段は、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータを作動状態にし、該デシカントロータが、前記給気路内を通過中の外気から吸収した水分を、前記熱交換器による加熱によって、前記排気路内に放出する状態にして、前記室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する除湿換気モードから、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの作動を停止状態にして、前記室内に対し換気のみを行う換気単体モードに切り替える際に、前記顕熱交換ロータの作動を停止させ、所定時間経過した後に、前記熱交換器による前記デシカントロータの加熱及び前記デシカントロータの作動を停止させることを特徴とするデシカント換気扇。
【請求項２】
室内に外気を送る給気路から該室内の空気を排出する排気路に熱を移動する顕熱交換ロータと、前記給気路内では外気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの上流側に配置され、該給気路から前記排気路に水分を移動するデシカントロータとを有して、前記室内を換気するデシカント換気扇の制御方法において、
前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータを作動し、前記排気路内に配置された熱交換器による該デシカントロータの加熱によって該デシカントロータに前記給気路内を通過中の外気から吸収した水分を前記排気路内に放出させて、前記室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する状態から、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの作動を停止し、前記室内に対し換気のみを行う状態に切り替える際に、前記顕熱交換ロータの作動を停止し、所定時間経過した後に、前記熱交換器による前記デシカントロータの加熱及び前記デシカントロータの作動を停止することを特徴とするデシカント換気扇の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内に対し、換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制するデシカント換気扇とその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築基準法の改正により、シックハウス対策として、一般家庭の住宅においては、０．５回／ｈ以上の換気が義務付けられている。住宅の換気を行う換気システムには、室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する除湿換気モードを備えたデシカント換気扇があり、その具体例が特許文献１に記載されている。
特許文献１のデシカント換気扇は、デシカントロータを作動して、給気路を通って室内に供給される外気から水分を減少させ、顕熱交換ロータを作動して、室内に向かう外気から熱を奪う。
【０００３】
ところで、デシカントロータ及び顕熱交換ロータの作動には電力消費が伴うので、デシカントロータ及び顕熱交換ロータを停止して換気のみを行えば、消費電力を抑えることが可能となる。従って、省エネルギーの観点から、除湿換気モードを行えるデシカント換気扇に、換気のみを行う換気単体モードを設けることが好ましいといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−８５６８０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、除湿換気モードを換気単体モードに切り替える際に、デシカントロータ及び顕熱交換ロータを同時に停止すると、除湿換気モード時に顕熱交換ロータの作動によって冷やされていた給気路の顕熱交換ロータの下流側が結露するという現象が生じる。
これは、除湿換気モードが行われるのは一般的に夏場であり、デシカントロータが停止すると、給気路に取り込まれた高温多湿の外気が、デシカントロータで除湿されずに給気路を通過するためである。
そして、結露は、カビや細菌等の繁殖を促すので、衛生面上の問題が招来する。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、換気モードを切り替える際に、給気路が結露するのを抑制するデシカント換気扇及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的に沿う第１の発明に係るデシカント換気扇は、室内に外気を送る給気路から該室内の空気を排出する排気路に熱を移動する顕熱交換ロータと、前記給気路から前記排気路に水分を移動するデシカントロータと、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの動作を制御する制御手段とを有して、前記室内を換気するデシカント換気扇において、前記排気路内に配置された熱交換器を備え、前記デシカントロータは、前記給気路内では外気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの上流側に配置され、前記制御手段にはタイマー機能が設けられ、該制御手段は、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータを作動状態にし、該デシカントロータが、前記給気路内を通過中の外気から吸収した水分を、前記熱交換器による加熱によって、前記排気路内に放出する状態にして、前記室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する除湿換気モードから、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの作動を停止状態にして、前記室内に対し換気のみを行う換気単体モードに切り替える際に、前記顕熱交換ロータの作動を停止させ、所定時間経過した後に、前記熱交換器による前記デシカントロータの加熱及び前記デシカントロータの作動を停止させる。
【０００７】
前記目的に沿う第２の発明に係るデシカント換気扇の制御方法は、室内に外気を送る給気路から該室内の空気を排出する排気路に熱を移動する顕熱交換ロータと、前記給気路内では外気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの上流側に配置され、該給気路から前記排気路に水分を移動するデシカントロータとを有して、前記室内を換気するデシカント換気扇の制御方法において、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータを作動し、前記排気路内に配置された熱交換器による該デシカントロータの加熱によって該デシカントロータに前記給気路内を通過中の外気から吸収した水分を前記排気路内に放出させて、前記室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する状態から、前記顕熱交換ロータ及び前記デシカントロータの作動を停止し、前記室内に対し換気のみを行う状態に切り替える際に、前記顕熱交換ロータの作動を停止し、所定時間経過した後に、前記熱交換器による前記デシカントロータの加熱及び前記デシカントロータの作動を停止する。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明に係るデシカント換気扇及び第２の発明に係るデシカント換気扇の制御方法は、室内に対し換気及び除湿を行うと共に温度上昇を抑制する状態から、室内に対し換気のみを行う状態に切り替える際に、顕熱交換ロータを停止し、所定時間経過した後に、デシカントロータを停止する。
従って、顕熱交換ロータの作動によって冷やされた給気路の顕熱交換ロータの下流側が昇温する前に、デシカントロータによる除湿がなされていない外気を、給気路の顕熱交換ロータの下流側に供給するのを回避でき、給気路の顕熱交換ロータの下流側が結露するのを防止可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るデシカント換気扇の説明図である。
【図２】制御手段の接続を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るデシカント換気扇１０は、室内に外気を送る給気路１１から室内の空気を排出する排気路１２に熱を移動する顕熱交換ロータ１３と、給気路１１から排気路１２に水分を移動するデシカントロータ１４と、顕熱交換ロータ１３及びデシカントロータ１４の動作を制御する制御手段１５とを有して、室内を換気する。以下、詳細に説明する。
【００１１】
デシカント換気扇１０は、図１に示すように、室内に外気を送る給気路１１と室内の空気を屋外に排出する排気路１２とが形成された筺体１６を備え、筺体１６内には、デシカントロータ１４及び顕熱交換ロータ１３が設けられている。
デシカントロータ１４は、給気路１１と排気路１２に跨って配置され、波板部材、ハニカム部材等を積層して形成され、給気路１１、排気路１２を流れる空気が貫流する構造を備えている。デシカントロータ１４の表面構成材料は、高分子系吸収材や、シリカゲル、ゼオライト等の吸湿材によって覆われている。
【００１２】
筺体１６内には、図２に示す電動モータ１７が設けられ、デシカントロータ１４は、電動モータ１７から駆動力を与えられて回転し、給気路１１と排気路１２の相対湿度が高い側から低い側に水分を移動させる。
デシカントロータ１４の表面に付着された吸湿材は、空気中の水分を吸着し、加温されることによって、その吸着した水分を放出して、水分を吸着可能な状態に再生する。
【００１３】
給気路１１内には、図１に示すように、熱交換器１８、１９とファン２０があって、ファン２０が作動すると、屋外の外気が給気路１１を通って室内に流入する。熱交換器１８は、給気路１１内の外気の流れに沿って、熱交換器１９の上流側に配置されている。
排気路１２内にも、２つの熱交換器２１、２２とファン２３が配置され、ファン２３が作動すると室内の空気が排気路１２を経由して屋外に排出される。熱交換器２１は、排気路１２内の室内の空気の流れに沿って、熱交換器２２の上流側にある。
そして、熱交換器１８、１９、２１、２２は、冷媒が循環する冷媒回路２４によって順に接続されている。
【００１４】
冷媒回路２４には、冷媒を圧縮する圧縮機２６、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁２７、冷媒を減圧する膨張弁２８が設けられている。膨張弁２８は、熱交換器１８、２２の間に配置されている。
デシカント換気扇１０は、図２に示すように、電動モータ１７、ファン２０、２３、圧縮機２６、四方弁２７及び膨張弁２８に接続された制御手段１５を備え、制御手段１５には操作盤２９が接続されている。
制御手段１５は、例えば、マイクロコンピュータからなり、操作盤２９での入力操作に従って、四方弁２７の切り替え等を行う。
【００１５】
操作盤２９で、換気と共に室内を除湿する運転（以下、「除湿換気モード」ともいう）を開始するための操作が行われると、制御手段１５は、四方弁２７を、圧縮機２６から吐出された冷媒が熱交換器２１、２２、膨張弁２８、熱交換器１８、１９を順に通って圧縮機２６に戻る状態にし、圧縮機２６を作動する。冷媒回路２４内の冷媒は、圧縮機２６の作動によって、冷媒回路２４内を循環する。
除湿換気モード中、圧縮機２６から吐出された高圧で気体状の冷媒は、熱交換器２１、２２を通過して凝縮した後に、膨張弁２８によって低圧状態にされ、熱交換器１８、１９を通過して蒸発し、圧縮機２６に戻る。このとき、熱交換器１８、１９は蒸発器として作用し、熱交換器２１、２２は凝縮器として作用する。
【００１６】
圧縮機２６を出た気体状の冷媒は、熱交換器２１を通過する際に一部が液体となり、熱交換器２１で液体とならなかった残りが熱交換器２２を通る際に液体となる。そして、全体が液体となった冷媒は、熱交換器１８を通過の際に一部が気化し、残りが熱交換器１９を通過の際に蒸発する。
【００１７】
デシカントロータ１４は、給気路１１を通過中の外気から水分を吸収し、熱交換器２１の凝縮熱によって加温されて、吸収していた水分を排気路１２内に放出し、水分を吸収可能な状態となる。この結果、給気路１１を室内に向かって流れていた外気からデシカントロータ１４に移動した水分は、排気路１２内を流れる室内の空気と共に屋外に排出される。従って、室内は湿度の上昇が抑制された状態で換気がなされることになる。
【００１８】
一方、操作盤２９で換気と共に室内を保湿する運転（以下、「保湿換気モード」ともいう）を開始するための操作が行われると、制御手段１５は、四方弁２７の状態を切り替えて、圧縮機２６から吐出された冷媒が、熱交換器１９、１８、膨張弁２８、熱交換器２２、２１を順に通って圧縮機２６に戻るようにする。このとき、熱交換器１８、１９は凝縮器として作用し、熱交換器２１、２２は蒸発器として作用する。
【００１９】
これによって、圧縮機２６から吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、熱交換器１９、１８を通過して凝縮した後に、膨張弁２８によって低圧状態にされ、熱交換器２２、２１を通過して蒸発し、圧縮機２６に戻る。
デシカントロータ１４は、排気路１２内を通る室内の空気から水分を吸収し、給気路１１内で熱交換器１８によって加温されて、吸収していた水分を給気路１１内に放出するので、室内は、換気と共に保湿がなされる状態となる。
【００２０】
また、筺体１６内に設けられた顕熱交換ロータ１３は、図１に示すように、給気路１１と排気路１２に跨って配置されている。顕熱交換ロータ１３も、デシカントロータ１４と同様に、波板部材、ハニカム部材等を積層して形成され、給気路１１、排気路１２を流れる空気が貫流する構造を備えている。
筺体１６内には、図２に示す制御手段１５に接続された電動モータ３０が設けられ、顕熱交換ロータ１３は、電動モータ３０の駆動によって回転し、給気路１１内を流れる外気と排気路１２内を流れる室内の空気のうち温度が高い側から吸熱し、温度が低い側に放熱する。
【００２１】
顕熱交換ロータ１３は、室内に比べ屋外の温度が高いときに作動すると、給気路１１を通って室内に流入する外気から熱を奪い、その熱を排気路１２に放出する。排気路１２で放出された熱は、排気路１２内を流れる室内の空気によって屋外に運ばれる。したがって室内は温度が上昇するのを抑制された状態となる。
そして、顕熱交換ロータ１３は、室内に比べ屋外の温度が低いときに作動すると、排気路１２を通って屋外に排出される室内の空気から熱を奪い、その熱を給気路１１に放出する。従って、給気路１１を流れる外気は顕熱交換ロータ１３によって暖められた後に室内に流入し、室内の温度が低下するのを抑制する。
【００２２】
本実施の形態では、給気路１１に、給気路１１内の外気の流れに沿って、熱交換器１８、デシカントロータ１４、顕熱交換ロータ１３、熱交換器１９が順に配置され、排気路１２に、排気路１２内の空気の流れに沿って、顕熱交換ロータ１３、熱交換器２１、デシカントロータ１４、熱交換器２２が順に配置されている。
従って、室内に比べ屋外の温度が高いときに除湿換気モードが行われると、給気路１１内を流れる外気が、顕熱交換ロータ１３を通過して冷やされた後に、熱交換器１９の蒸発熱によって更に冷やされ、室内に送られる。そして、室内に比べ屋外の温度が低いときに保湿換気モードが行われると、給気路１１内を流れる外気が、顕熱交換ロータ１３を通過して暖められた後に、熱交換器１９の凝縮熱によって更に暖められ室内に流入する。
【００２３】
また、給気路１１には、図１に示すように、熱交換器１８の上流側に、給気路１１に取り込まれる外気の温度を計測する温度センサ３１が設けられ、排気路１２には、顕熱交換ロータ１３の上流側に排気路１２に取り込まれる室内の空気の温度及び湿度を計測する温湿度センサ３２が設けられている。そして、冷媒回路２４には、熱交換器２２と膨張弁２８の間に冷媒回路２４を循環する冷媒の温度を計測する温度センサ３３が取り付けられている。
温度センサ３１、温湿度センサ３２及び温度センサ３３は、図２に示すように、制御手段１５に接続されている。
【００２４】
デシカント換気扇１０による換気運転には、除湿換気モード及び保湿換気モードに加えて、室内に対し換気のみを行う換気単体モードがある。
除湿換気モード及び保湿換気モードが、ファン２０、２３と共に顕熱交換ロータ１３及びデシカントロータ１４を作動するのに対し、換気単体モードは、顕熱交換ロータ１３及びデシカントロータ１４を停止し、ファン２０、２３を作動する。
換気単体モード中は、圧縮機２６も停止するので、冷媒回路２４内の冷媒も循環しなくなる。
【００２５】
除湿換気モード中は、顕熱交換ロータ１３、デシカントロータ１４及び圧縮機２６が作動しているので、除湿換気モードを換気単体モードに切り替えるためには、顕熱交換ロータ１３、デシカントロータ１４及び圧縮機２６を停止する必要がある。
ここで、除湿換気モードを行っている状態から、顕熱交換ロータ１３及びデシカントロータ１４を同時に停止すると、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側が結露する恐れがある。これは、除湿換気モード中に顕熱交換ロータ１３を通過した外気によって冷やされた給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側に、デシカントロータ１４による除湿がなされていない外気が供給されるためである。
【００２６】
そこで、本実施の形態では、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側が結露するのを防止するデシカント換気扇１０の制御方法を採用している。
そのデシカント換気扇１０の制御方法とは、制御手段１５が、除湿換気モードを換気単体モードに切り替える際に、顕熱交換ロータ１３を停止させ、所定時間経過した後にデシカントロータ１４と圧縮機２６を停止させるものである。これによって、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側には、顕熱交換ロータ１３を停止した後、所定時間、デシカントロータ１４による除湿がなされた外気が送られるので、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側が結露するのを抑制できる。
そして、顕熱交換ロータ１３を停止し、デシカントロータ１４を作動している間に、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側は、給気路１１を流れる外気によって温度が上昇するので、その後、デシカントロータ１４を停止しても、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側が結露するのを防止可能である。
【００２７】
顕熱交換ロータ１３停止後、デシカントロータ１４を停止するまでの時間（以下、「移行時間」ともいう）は、論理的検討及び実験的検討によって定めることができ、本実施の形態では、５〜１５分の範囲であり、具体的には１０分である。
制御手段１５は、タイマー機能を備え、顕熱交換ロータ１３停止後、移行時間経過したことを検出した際にデシカントロータ１４と圧縮機２６を停止する。
【００２８】
移行時間は、除湿換気モードを行う季節の屋外の温度及び湿度と、除湿換気モードを行っているときの給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側の温度から決定することができる。
具体的には、除湿換気モードを行う季節（夏）として想定される温度（以下、「想定温度」ともいう）及び湿度（以下、「想定湿度」ともいう）から露点温度（以下、「想定露点温度」ともいう）を算出し、更に、想定温度及び想定湿度において、除湿換気モードを行った際の給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側の温度を計測する。次に、想定温度及び想定湿度において、デシカントロータ１４を作動した状態で、顕熱交換ロータ１３を停止し、時間の経過と共に変化する、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側の温度を記録する。そして、顕熱交換ロータ１３を停止してから、給気路１１の顕熱交換ロータ１３の下流側の温度が想定露点温度＋α℃になるまでの時間を移行時間として決定する。α℃は、３〜８℃の範囲で、結露を確実に防止するために設けられたものである。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、給気路に熱交換器を１つ、排気路に熱交換器を１つだけ設けるようにすることもできる。また、熱交換器の代わりに電熱器やその他の加熱手段を用いて、デシカントロータを加温して水分を吸収可能な状態にしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０：デシカント換気扇、１１：給気路、１２：排気路、１３：顕熱交換ロータ、１４：デシカントロータ、１５：制御手段、１６：筺体、１７：電動モータ、１８、１９：熱交換器、２０：ファン、２１、２２：熱交換器、２３：ファン、２４：冷媒回路、２６：圧縮機、２７：四方弁、２８：膨張弁、２９：操作盤、３０：電動モータ、３１：温度センサ、３２：温湿度センサ、３３：温度センサ
【図１】
0005921213.tif 000002
【図２】
0005921213.tif 000003