(57)【要約】【課題】建物の熱交換換気装置において、換気駆動力の低減をすることが求められている。【解決手段】屋外１と室内２を仕切る外壁３を第一風路構造４と第二風路構造５が貫通し、熱交換器１０１は一次通風路と二次通風路のふたつの通風路から構成され、かつ一次通風路内の空気と二次通風路の空気との間で採熱及び放熱を行なうことができる。第一風路構造４には送風方向が反転可能な送風手段としての送風機６と熱交換器１０１の一次通風路が組み込まれており、また第二風路構造５には熱交換器１０１の二次通風路と風向検知手段７と通風量検知手段８が組み込まれている。送風機６は制御手段としての制御装置９により制御されるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次側通風路と二次側通風路を備え、一次側通風路と二次側通風路との間で採熱および放熱を行ないうる熱交換器と、ひとつの送風手段とからなる換気装置において、前記一次側通風路と前記送風手段を介して屋外から室内を連通する第一風路構造と、前記二次側通風路を介して屋外から室内を連通する第二風路構造とを備えることを特徴とする換気装置。
【請求項２】
送風手段の送風方向が反転可能であり、前記送風手段の送風方向を反転させる風向制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項３】
第二風路構造の風向を検知する風向検知手段を備え、前記第二風路構造に対して第一風路構造の送風方向が対向となるように前記風向制御手段へ指示を出すことを特徴とする請求項２記載の換気装置。
【請求項４】
第二風路構造の風向を検知する風向検知手段を備え、前記第二風路構造に対して第一風路構造の送風方向が同一となるように前記風向制御手段へ指示を出すことを特徴とする請求項２記載の換気装置。
【請求項５】
送風手段の送風量が制御可能であり、前記送風手段の送風量を制御する風量制御手段を備えることを特徴とする請求項１記載の換気装置。
【請求項６】
送風手段の送風量が制御可能であり、前記送風手段の送風量を制御する風量制御手段を備え、第二風路構造の通風量を検知する通風量検知手段を備え、前記第二風路構造に対して第一風路構造の通風量が同様となるように前記風量制御手段へ指示を出すことを特徴とする請求項３記載の換気装置。
【請求項７】
風向検知手段として、第一風路構造内における熱交換器の一次側通風路の前後に温度センサを備え、第二風路構造内における熱交換器の二次側通風路の前後に温度センサを備えることを特徴とする、請求項３記載の換気装置。
【請求項８】
二次通風路を通過する空気の前後温度差と一次通風路を通過する空気の前後温度差が一致するように送風手段の送風量を制御することを特徴とする、請求７記載の換気制御方法。
【請求項９】
換気装置の送風手段として屋外から室内へ送風できる給気送風機を備える請求項１または請求項５記載の換気装置であって、前記換気装置を建物の垂直方向の中央より上部に設けることを特徴とする建物の換気構造。
【請求項１０】
換気装置の送風手段として室内から屋外へ送風できる排気送風機を備える請求項１または請求項５記載の換気装置であって、前記換気装置を建物の垂直方向の中央より下部に設けることを特徴とする建物の換気構造。
【請求項１１】
第二風路構造として小屋裏を経由して屋外へ連通し、小屋裏と屋外を連通する開口を備えることを特徴とする、請求項１または請求項５記載の換気装置。
【請求項１２】
第二風路構造として床下を経由して屋外へ連通し、床下と屋外を連通する開口を備えることを特徴とする、請求項１または請求項５記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物における熱交換換気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、給気と排気との間で熱交換を行ないながら換気を実施する熱交換換気装置としては、給気用送風機と排気用のふたつの送風機が設けられ、ふたつの送風機を同時に動作させるものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その換気装置について図５を参照しながら説明する。これは図５に示すように、一次気流と二次気流が層間を交互に通るように構成された積層型の熱交換器１０１が室内外を連通する二系統の通風路１０２、１０３に組み込まれている。二系統の通風路１０２、１０３には給気と排気を行なう送風機１０４がそれぞれ組み込まれ、ふたつの送風機を同時に動作させることで、熱交換換気を行なうことができる。
【特許文献１】特公昭６３−２６８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の熱交換換気装置では、屋外から室内に送風する給気送風機と室内から屋外へ送風する排気送風機が設けられ、給気送風機と排気送風機を同時に運転する為の換気駆動エネルギーが必要であり、一般的な排気型の換気装置と比較して二倍の換気駆動エネルギーを要するといった課題があり、換気駆動エネルギーを低減することが要求されている。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、換気駆動力を低減することができる、熱交換換気装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の熱交換換気装置は上記目的を達成するために、一次側通風路と二次側通風路との間で採熱および放熱を行ないうる熱交換器と、ひとつの送風手段とからなる換気装置において、一次側通風路と前記送風手段を介して屋外から室内を連通する第一風路構造と、二次側通風路を介して屋外から室内を連通する第二風路構造とを備え、二次側通風路の通気状態に応じ送風手段の運転制御を行なうものである。
【０００７】
この手段により換気駆動力を低減することができるの熱交換換気装置が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自然換気駆動力を利用し換気駆動力を低減することができる熱交換換気装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の請求項１記載の発明は、一次側通風路と二次側通風路との間で採熱および放熱を行ないうる熱交換器と、ひとつの送風手段とからなる換気装置において、前記一次側通風路と前記送風手段を介して屋外から室内を連通する第一風路構造と、前記二次側通風路を介して屋外から室内を連通する第二風路構造とを備えたものであり、第二風路構造に送風手段が設けないことで通風抵抗が小さくなり、気圧差の小さい自然換気力であっても十分に換気駆動力として利用でき、給気もしくは排気の換気駆動力を自然換気力で賄えるといった作用を有する。
【００１０】
また請求項２から４記載の発明は、送風手段の送風方向が反転可能であり、前記送風手段の送風方向を反転させる風向制御手段を備え、第二風路構造の風向を検知する風向検知手段を備え、前記第二風路構造に対して第一風路構造の送風方向が反対もしくは同一になるように前記風向制御手段へ指示を出すものであり、換気方式として熱交換気の有無を任意に選択できるといった作用を有する。
【００１１】
また請求項６記載の発明は、送風手段の送風量が制御可能であり、前記送風手段の送風量を制御する風量制御手段を備え、第二風路構造の通風量を検知する通風量検知手段を備え、前記第二風路構造に対して第一風路構造の通風量が同様となるように前記風量制御手段へ指示を出すものであり、給気風量と排気風量のバランスを保つことで熱交換気の熱効率が常に最適な状態を保てるといった作用を有する。
【００１２】
また請求項７記載の発明は、風向検知手段として、第一風路構造内における熱交換器の一次側通風路の前後に温度センサを備え、第二風路構造内における熱交換器の二次側通風路の前後に温度センサを備えたものであり、単純なセンサ構造で風向を検知することができるという作用を有する。
【００１３】
また請求項９記載の発明は、換気装置の送風手段として屋外から室内へ送風できる給気送風機を備え、前記換気装置を建物の垂直方向の中央より上部に設けるものであり、内外温度差による浮力換気の影響により、換気装置が設けられる位置においては屋外より室内の気圧が高く安定的に自然換気力が得ることができるといった作用を有する。
【００１４】
また請求項１０記載の発明は、換気装置の送風手段として屋外から室内へ送風できる排気送風機を備え、前記換気装置を建物の垂直方向の中央より下部に設けるものであり、内外温度差による浮力換気の影響により、換気装置が設けられる位置においては室内より屋外の気圧が高く安定的に自然換気力が得ることができるといった作用を有する。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における換気装置を断面図にて示しており、屋外１と室内２を仕切る外壁３を第一風路構造４と第二風路構造５が貫通し、熱交換器１０１は一次通風路と二次通風路のふたつの通風路から構成され、かつ一次通風路内の空気と二次通風路の空気との間で採熱及び放熱を行なうことができる。第一風路構造４には送風方向が反転可能な送風手段としての送風機６と熱交換器１０１の一次通風路が組み込まれており、また第二風路構造５には熱交換器１０１の二次通風路と風向検知手段７と通風量検知手段８が組み込まれている。送風機６は制御手段としての制御装置９により制御されるようになっている。制御装置９は風向検知手段７の出力信号や通風量検知手段８の出力信号が入力され、送風機６の送風方向と送風機６の回転数を制御すると共に、利用者の設定として熱交換器モードと、通風モードの運転制御機能を備えている。なお、風向検知手段７としては第二風路構造５の風向が計測できれば良く、例えば圧力センサや指向性を有する熱線式風速センサなどを用いられる。通風量検知手段８としては第二風路構造５の通風量が計測できれば良く、熱線式風速センサなどを用いられる。制御装置９としてはマイコン等がある。
【００１７】
上記構成において、屋外風や屋外１と室内２の温度差に起因する空気の浮力差などの自然換気駆動力により屋外１と室内２に気圧差が生じると、第二風路構造５においてＡもしくはＢのいずれかに示される空気流動が生じる。Ａは屋外１より室内２の気圧が高い場合に生じる空気流動を、Ｂは屋外１より室内２の気圧が低い場合に生じる空気流動を示しており、風向検知手段７によりＡもしくはＢの通風方向の検知がおこなえる。また、第一通風路４における空気流動は送風機６の動作に依存することとなるが、ＣもしくはＤのいずれかに示される空気流動を生じる。
【００１８】
熱交換器モードの指示では、風向検知手段７で検知された通風方向がＡの場合は送風機６の送風方向をＣとし、風向検知手段７で検知された通風方向がＢの場合は送風機６の送風方向をＤとなるように制御することで、第一風路構造４と第二風路構造５のどちらか一方が室内２から屋外１へ排出される排気経路となり、もう片方が屋外１から室内２へ導入される給気経路となる。また、送風機６の回転数は通風量検知手段８で検知された通風量と同等になるように制御することで、給気経路と排気経路の風量が同一となる。これらによって、給気と排気のどちらかに自然換気駆動力を利用した熱交換気ができる。また、外壁３に存在する隙間を介した隙間風を最小限に抑えることが可能である。
【００１９】
通風モードの指示では、通風検知手段８で検知された通風方向がＡの場合は送風機６の送風方向をＤとし、通風検知手段８で検知された通風方向がＢの場合は送風機６の送風方向をＣとなるように制御することで、第一風路構造４と第二風路構造５の両方が同時に、室内２から屋外１へ排出される排気経路もしくは屋外１から室内２へ導入される給気経路となる。これにより、熱交換をおこなわない換気ができると共に、機械換気風量の定格風量に自然換気風量が加算されるので、大風量の換気をおこなうことができる。
【００２０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態１における換気装置を断面図にて示しており、屋外１と室内２を仕切る外壁３を第一風路構造４と第二風路構造５が貫通し、熱交換器１０１は一次通風路と二次通風路のふたつの通風路から構成され、かつ一次通風路内の空気と二次通風路の空気との間で採熱及び放熱を行なうことができる。第一風路構造４には送風方向が反転可能な送風手段としての送風機６と熱交換器１０１の一次通風路と温度センサ１０ａ、１０ｂが組み込まれており、また第二風路構造５には熱交換器１０１の二次通風路と温度センサ１０ｃ、１０ｄが組み込まれている。送風機６は制御手段としての制御装置９により制御されるようになっている。制御装置９は温度センサ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｃの出力信号が入力され、送風機６の送風方向と送風機６の回転数を制御すると共に、利用者の設定として熱交換器モードと、通風モードの運転制御機能を備えている。なお、温度センサとしては空気温度が計測できれば良く、例えばサーミスターなどが用いられる。
【００２１】
上記構成において、屋外風や屋外１と室内２の温度差に起因する空気の浮力差などの自然換気駆動力により屋外１と室内２に気圧差が生じると、第二風路構造５においてＡもしくはＢのいずれかに示される空気流動が生じる。Ａは屋外１より室内２の気圧が高い場合に生じる空気流動を、Ｂは屋外１より室内２の気圧が低い場合に生じる空気流動を示している。また、第一風路構造４における空気流動は送風機６の動作に依存することとなるが、ＣもしくはＤのいずれかに示される空気流動を生じる。
【００２２】
屋外１と室内２に温度差のある条件下では、温度センサ１０ｃと温度センサ１０ｄまたは温度センサ１０ａと温度センサ１０ｂで検知される温度Ｔｃと温度Ｔｄまたは温度Ｔａと温度Ｔｂを比較することによって熱交換器１０１の一次通風路と二次通風路の間における熱交換の有無を判断することができる。すなわち、両者の温度が同一の場合は空気流動としてＡとＤまたはＢとＣの状態であり熱交換がおこなわれておらず、両者の温度が異なる場合は空気流動としてＡとＣまたはＢとＤの状態であり熱交換がおこなわれている。また、熱交換がおこなわれている場合は、熱交換器１０１の一次通風路と二次通風路で授受される熱量は同一であるので、温度Ｔｃと温度Ｔｄの差と温度Ｔａと温度Ｔｂの差を一致するように送風機６の回転数を制御することで、給気経路と排気経路の風量が同一となる。
【００２３】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における熱交換器装置が設置されている建物を断面図にて示しており、図３に示すように建物１１は室内２と床下１２と小屋裏１３から構成され、床下１２と屋外１を連通する床下開口１４が設けられ、小屋裏１３と屋外１を連通する小屋裏開口１５が設けられている。床下１２には熱交換換気装置１６ａが設けられており、第二風路構造５ａは床下１２を経由し床下開口１４を通じて屋外に接続している。また、小屋裏１３には熱交換換気装置１６ｂが設けられており、第二風路構造５ｂは小屋裏１３を経由し小屋裏開口１５を通じて屋外に接続されている。
【００２４】
熱交換気が効果を発揮する冬期暖房時においては、屋外と室内の温度差に起因する空気の密度差の影響により、図４に示すような屋外と室内の空気圧の分布１８が上下方向に発生することが知られている。すなわち上記構成においては、屋外空気が床下開口１４から床下１２へ流入し第二風路構造５ａを通過し室内２に導入され、また室内空気は第二風路構造５ｂを通過し小屋裏１３へ流入し小屋裏開口１５から屋外１へ排出される。これらのことから各熱交換器装置１６ａ、１６ｂにおける第二風路構造５ａ、５ｂへ空気流動が安定的に生じることとなり、送風機６ａは室内２から屋外１へ送風運転を、送風機６ｂは屋外１から室内２へ送風運転を行なうことにより各熱交換器装置１６ａ、１６ｂにて熱交換気が行なわれることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
建物内の室数に応じた台数の換気装置を設けることにより、建物全体の室を小風量にて連続的に換気を行なう換気構造として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１における換気装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態２における換気装置の断面図
【図３】本発明の実施の形態３における換気装置が設置されている建物の断面図
【図４】同冬期暖房時における室内外差圧分布がついた建物の断面図
【図５】従来の熱交換換気装置の概略断面図
【符号の説明】
【００２７】
１      屋外
２      室内
４      第一風路構造
５      第二風路構造
６      送風機
７      風向検知手段
８      通風量検知手段
９      制御装置
１０ａ  温度センサ
１０ｂ  温度センサ
１０ｃ  温度センサ
１０ｄ  温度センサ
１２    床下
１３    小屋裏
１４    床下開口
１５    小屋裏開口
１０１  熱交換器
【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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