(57)【要約】【課題】寒冷地等において、熱交換素子内部に結露および凍結が生じる条件下において、熱交換換気を行いながら結露および凍結を除去できる熱交換換気装置を提供することを目的とする。【解決手段】第一ダンパー１７、第二ダンパー１８、開閉制御基板１９を備え、外気４が通風する素子給気経路２８に第一風路１５と第二風路１６とを備え、開閉制御基板１９が第一風路１５および第二風路１６に外気４が通風する第三気流状態と、第一風路１５のみに外気４が通風する第二気流状態と、第二風路１６のみに外気４が通風する第一気流状態とを切り替える構成とした。これにより、第一気流状態と第二気流状態では、熱交換素子１４の一部で熱交換運転、他の部分でデフロスト運転を行い、熱交換換気を継続して実施することができ、かつ第三気流状態では熱交換素子１４全体で熱交換換気を行うことができる。熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られる。【選択図】図２
2018004115.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を吸い込む外気口と、前記外気を吹き出す給気口と、室内空気を吸い込む内気口と、前記室内空気を吹き出す排気口とを備えた箱体と、
前記外気口と前記給気口を連通する給気経路と、
前記内気口と前記排気口を連通する排気経路と、
前記給気経路内に設けられた前記外気口から前記給気口へ前記外気を送風する給気送風手段と、
前記排気経路内に設けられた前記内気口から前記排気口へ前記室内空気を送風する排気送風手段と、
間隔を保持する間隔リブを備えた複数の伝熱板を積層して室内空気が流通する素子排気経路と外気が流通する素子給気経路が１層ずつ交互に形成され、前記素子排気経路を流通する前記室内空気と素子給気経路を流通する前記外気とが前記伝熱板を介して熱交換する熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、
前記熱交換素子は、
前記外気が前記熱交換素子へ流入する面である外気通風面と、
前記外気が前記熱交換素子から流出する面である給気通風面と、
前記室内空気が前記熱交換素子へ流入する面である内気通風面と、
前記室内空気が前記熱交換素子へ流出する面である排気通風面と、
前記給気経路内に前記外気通風面と前記給気通風面との少なくとも一方の通風面の面積を減少させる第一開閉手段および第二開閉手段とを備え、
前記第一開閉手段の開閉制御と前記第二開閉手段の開閉制御とを行う開閉制御手段を備え、
前記熱交換素子の前記素子給気経路は、
前記第一開閉手段によって閉鎖される第一風路と、
前記第二開閉手段によって閉鎖される第二風路とを備え、
前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を閉鎖し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第一気流状態と、
前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を閉鎖する第二気流状態と、
前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第三気流状態とを切り替えることを特徴とする熱交換形換気装置。
【請求項２】
前記給気経路内の前記外気口と前記熱交換素子との間に室外の温度を検知する室外温度検知手段と、
前記室外温度検知手段により検知された温度が前記熱交換素子の内部にて凍結が生じると想定される温度であるかを判断する判断手段を備え、
前記判断手段が前記熱交換素子の内部にて凍結を生じると想定される温度より高い温度と判断した場合、前記開閉制御手段が第三気流状態を維持し、
前記判断手段が前記熱交換素子の内部にて凍結を生じる温度以下と判断した場合、前記開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ、第二気流状態から第三気流状態へ、第三気流状態から第一気流状態へ、第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行うことを特徴とする請求項１に記載の熱交換形換気装置。
【請求項３】
前記開閉制御手段が第一気流状態および第二気流状態より、第三気流状態を長い時間維持することを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換形換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換形換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビルや住宅の省エネルギー化の需要が高まっており、消費電力の多い空調の省エネ化が急務である。その中で、空調の負荷を低減する方法の一つとして熱交換形換気装置が注目されている。熱交換形換気装置は、換気の際に外気と室内空気との間で熱交換を行うことで、冷房や暖房の効果を損なわずに換気できる装置として知られている。
【０００３】
熱交換形換気装置には、熱交換を行うための部材として、熱交換素子が備えられており、熱交換素子の内部で外気と室内空気が混合しない構成となっている。また、熱交換形換気装置は寒冷地や熱帯地域においては、室内外の温湿度差が大きいことから、特に高い熱回収効果が得られる。ただし、寒冷地では、低温の外気によって、室内空気が冷却されることで、室内空気に含まれる水蒸気が熱交素子内で結露し、結露した水が氷となり、熱交換素子が目詰まりする。
【０００４】
このため、寒冷地で使用する熱交換形換気装置は熱交換型素子の結露および凍結対策が必要であった。この対策として、低温の外気を送風するファンを間欠運転させることで、熱交換素子内部の結露を防止し、凍結を抑制する熱交換形換気装置が知られている。（例えば、特許文献１を参照）
以下、従来の熱交換形換気装置の構成について図９を参照しながら説明する。
【０００５】
図９に示すように、熱交換形換気装置１０１は室内の空気と室外の空気の間で熱交換換気を行い、熱交換形換気装置１０１は、熱交換器１０２と、室内の空気を熱交換器１０２を経由して室外へ排気する排気経路１０３と、室外の空気を熱交換器１０２を経由して室内へ給気する給気経路１０４と、排気経路１０３に組み込まれる排気ファン１０５と、給気経路１０４に組み込まれる給気ファン１０６と、室外の空気の外気温度を検出する温度センサ１０７と、温度センサ１０７で検出した外気温度に基づき、排気ファン１０５と給気ファン１０６の運転制御を行う制御部１０８を備えている。
【０００６】
そして、熱交換形換気装置１０１の制御部１０８は、外気温度が−１０℃を下回った時に、熱交換器１０２が凍結することを抑えるため、外気温度に応じて第１凍結抑制制御および第２凍結抑制制御の２つの凍結抑制制御を行う。
【０００７】
第１凍結抑制制御は、外気温度が−１０℃を下回った場合に、熱交換器１０２の凍結を抑制する制御であり、排気ファン１０５を常時作動させ、給気ファン１０６の動作を６０分のうち最初の１５分だけ休止させる運転を繰り返す。
【０００８】
第２凍結抑制制御は、外気温度が−１５℃を下回った場合に、第１凍結抑制制御よりも強力に熱交換器１０２の凍結を抑制する制御であり、排気ファン１０５および給気ファン１０６の間欠運転を行う。第２凍結抑制制御は、排気ファン１０５および給気ファン１０６を６０分休止させた後に５分だけ作動を再開させる運転を繰り返す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第３７４４４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような従来の熱交換形換気装置１０１は、外気温度が−１０℃を下回った場合の第１凍結抑制制御は、排気ファン１０５は常時作動させ、給気ファン１０６は６０分のうちの４５分だけ作動する運転を繰り返すものであった。
【００１１】
また、外気温度が−１５℃を下回った場合の第２凍結抑制制御は、排気ファン１０５および給気ファン１０６の両方が６５分のうちの５分だけ作動し、この５分の排気ファン１０５および給気ファン１０６の作動は、主に温度センサ１０７による外気温度の監視であり、殆どの時間は運転が停止している。
【００１２】
つまり、外気温度が低温である場合は、熱回収しながら家屋やビルなどに必要な換気風量を得ることができなかった。
【００１３】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、外気温度が低温である場合であっても、熱交換素子内部での結露および凍結を除去しつつ、連続的に熱交換換気運転を行うことで、熱回収を行いつつ、必要な換気風量が得られる熱交換形換気装置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】
【００１４】
そして、この目的を達成するために、本発明は、外気を吸い込む外気口と、前記外気を吹き出す給気口と、室内空気を吸い込む内気口と、前記室内空気を吹き出す排気口とを備えた箱体と、前記外気口と前記給気口を連通する給気経路と、前記内気口と前記排気口を連通する排気経路と、前記給気経路内に設けられた前記外気口から前記給気口へ前記外気を送風する給気送風手段と、前記排気経路内に設けられた前記内気口から前記排気口へ前記室内空気を送風する排気送風手段と、間隔を保持する間隔リブを備えた複数の伝熱板を積層して室内空気が流通する素子排気経路と外気が流通する素子給気経路が１層ずつ交互に形成され、前記素子排気経路を流通する前記室内空気と素子給気経路を流通する前記外気とが前記伝熱板を介して熱交換する熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、前記熱交換素子は、前記外気が前記熱交換素子へ流入する面である外気通風面と、前記外気が前記熱交換素子から流出する面である給気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流入する面である内気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流出する面である排気通風面と、前記給気経路内に前記外気通風面と前記給気通風面との少なくとも一方の通風面の面積を減少させる第一開閉手段および第二開閉手段をと、前記第一開閉手段の開閉制御と前記第二開閉手段の開閉制御とを行う開閉制御手段を備え、前記熱交換素子の前記素子給気経路は、前記第一開閉手段によって閉鎖される第一風路と、前記第二開閉手段によって閉鎖される第二風路とを備え、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を閉鎖し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第一気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を閉鎖する第二気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第三気流状態とを切り替えることを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、前記箱体に設けられた外気を吸い込む外気口と、前記外気を吹き出す給気口と、室内空気を吸い込む内気口と、前記室内空気を吹き出す排気口とを備えた箱体と、前記外気口と前記給気口を連通する給気経路と、前記内気口と前記排気口を連通する排気経路と、前記給気経路内に設けられた前記外気口から前記給気口へ前記外気を送風する給気送風手段と、前記排気経路内に設けられた前記内気口から前記排気口へ前記室内空気を送風する排気送風手段と、間隔を保持する間隔リブを備えた複数の伝熱板を積層して室内空気が流通する素子排気経路と外気が流通する素子給気経路が１層ずつ交互に形成され、前記素子排気経路を流通する前記室内空気と素子給気経路を流通する前記外気とが前記伝熱板を介して熱交換する熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、前記熱交換素子は、前記外気が前記熱交換素子へ流入する面である外気通風面と、前記外気が前記熱交換素子から流出する面である給気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流入する面である内気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流出する面である排気通風面と、前記給気経路内に前記外気通風面と前記給気通風面との少なくとも一方の通風面の面積を減少させる第一開閉手段および第二開閉手段とを備え、前記第一開閉手段の開閉制御と、前記第二開閉手段の開閉制御とを行う開閉制御手段と、前記熱交換素子の前記素子給気経路は、前記第一開閉手段によって閉鎖される第一風路と、前記第二開閉手段によって閉鎖される第二風路とを備え、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を閉鎖し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第一気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を閉鎖する第二気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第三気流状態とを切り替える構成を備えたものであり、外気温度が低温である場合であっても、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られるものである。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、第三気流状態においては、第一風路および第二風路の両方が開放されており、第一風路および第二風路を流れる外気と素子排気経路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。このとき、第一風路および第二風路を流れる低温の外気により第一風路および第二風路に接する素子排気経路を流れる室内空気が冷却され、素子排気経路に結露や氷が生じる。
【００１７】
次に、開閉制御手段が第三気流状態から、第一気流状態に切り替えを行うことで、第一開閉制御手段により第一風路を閉鎖し、第一風路への低温の外気の流入が遮断され、第一風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。一方で、第二風路は閉鎖されていないため低温の外気が通風し、第二風路を流れる外気と第二風路に接する排気風路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００１８】
次に、開閉制御手段が第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行うことで、第一風路および第二風路の両方が開放され、第一風路および第二風路を流れる外気と素子排気経路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００１９】
また、開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ切り替えを行うことで、第二開閉制御手段により第二風路を閉鎖し、第二風路への低温の外気の流入が遮断される。したがって、第二風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。このとき、第一風路では低温の外気が通風し、第一風路と第一風路に接する排気風路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００２０】
よって、第一風路を閉鎖する第一気流状態では第一風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去でき、第二風路を閉鎖する第二気流状態では第二風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去できる。すなわち、第一気流状態と第二気流状態および第三気流状態のすべてにおいて、連続的に熱交換気を行うことができるため、外気温度が低温である場合であっても、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られる熱交換形換気装置を提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる熱交換形換気装置の設置例を示す概念図
【図２】同熱交換形換気装置の第一気流状態の構成を示す構成図
【図３】同熱交換形換気装置の第二気流状態の構成を示す構成図
【図４】同熱交換形換気装置の第三気流状態の構成を示す構成図
【図５】同熱交換形換気装置の熱交換素子を示す斜視図
【図６】同熱交換形換気装置の熱交換素子を示す上視図
【図７】同熱交換形換気装置の熱交換素子を示す分解斜視図
【図８】同熱交換形換気装置の別構成を示す構成図
【図９】従来の熱交換形換気装置の概念図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の請求項１記載の熱交換形換気装置は、外気を吸い込む外気口と、前記外気を吹き出す給気口と、室内空気を吸い込む内気口と、前記室内空気を吹き出す排気口とを備えた箱体と、前記外気口と前記給気口を連通する給気経路と、前記内気口と前記排気口を連通する排気経路と、前記給気経路内に設けられた前記外気口から前記給気口へ前記外気を送風する給気送風手段と、前記排気経路内に設けられた前記内気口から前記排気口へ前記室内空気を送風する排気送風手段と、間隔を保持する間隔リブを備えた複数の伝熱板を積層して室内空気が流通する素子排気経路と外気が流通する素子給気経路が１層ずつ交互に形成され、前記素子排気経路を流通する前記室内空気と素子給気経路を流通する前記外気とが前記伝熱板を介して熱交換する熱交換素子とを備えた熱交換形換気装置であって、前記熱交換素子は、前記外気が前記熱交換素子へ流入する面である外気通風面と、前記外気が前記熱交換素子から流出する面である給気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流入する面である内気通風面と、前記室内空気が前記熱交換素子へ流出する面である排気通風面と、前記給気経路内に前記外気通風面と前記給気通風面との少なくとも一方の通風面の面積を減少させる第一開閉手段および第二開閉手段とを備え、前記第一開閉手段の開閉制御と前記第二開閉手段の開閉制御とを行う開閉制御手段を備え、前記熱交換素子の前記素子給気経路は、前記第一開閉手段によって閉鎖される第一風路と、前記第二開閉手段によって閉鎖される第二風路とを備え、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を閉鎖し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第一気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を閉鎖する第二気流状態と、前記開閉制御手段が前記第一開閉手段で前記第一風路を開放し前記開閉制御手段が前記第二開閉手段で前記第二風路を開放する第三気流状態とを切り替える構成を有する。
【００２３】
この構成により、外気温度が低温である場合であっても、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られるものである。
【００２４】
すなわち、第三気流状態においては、第一風路および第二風路の両方が開放されており、第一風路および第二風路を流れる外気と素子排気経路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。このとき、第一風路および第二風路を流れる低温の外気により第一風路および第二風路に接する素子排気経路を流れる室内空気が冷却され、素子排気経路に結露や氷が生じる。
【００２５】
次に、開閉制御手段が第三気流状態から、第一気流状態に切り替えを行うことで、第一開閉制御手段により第一風路を閉鎖し、第一風路への低温の外気の流入が遮断され、第一風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。一方で、第二風路は閉鎖されていないため低温の外気が通風し、第二風路を流れる外気と第二風路に接する排気風路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００２６】
次に、開閉制御手段が第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行うことで、第一風路および第二風路の両方が開放され、第一風路および第二風路を流れる外気と素子排気経路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００２７】
また、開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ切り替えを行うことで、第二開閉制御手段により第二風路を閉鎖し、第二風路への低温の外気の流入が遮断される。したがって、第二風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。このとき、第一風路では低温の外気が通風し、第一風路と第一風路に接する排気風路を流れる室内空気との間で熱交換を行いつつ、換気を行う。
【００２８】
よって、第一風路を閉鎖する第一気流状態では第一風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去でき、第二風路を閉鎖する第二気流状態では第二風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去できる。すなわち、第一気流状態と第二気流状態および第三気流状態のすべてにおいて、連続的に熱交換気を行うことができるため、外気温度が低温である場合であっても、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られる熱交換形換気装置を提供できるという効果を奏する。
【００２９】
また、前記給気経路内の前記外気口と前記熱交換素子との間に室外の温度を検知する室外温度検知手段を備え、前記室外温度検知手段により検知された温度が、前記熱交換素子の内部にて凍結が生じると想定される温度であるかを判断する判断手段を備え、前記判断手段が前記熱交換素子の内部にて凍結を生じると想定される温度より高い温度と判断した場合、前記開閉制御手段が第三気流状態を維持し、前記判断手段が前記熱交換素子の内部にて凍結を生じる温度以下と判断した場合、前記開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ、第二気流状態から第三気流状態へ、第三気流状態から第一気流状態へ、第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行う構成としてもよい。
【００３０】
これにより、室外温度検知手段が検知した温度に対して、判断手段が熱交換素子の内部で凍結が生じると想定される温度より高いと判断したとき、開閉制御手段が第三気流状態を維持する。その結果、素子給気経路の第一風路および第二風路がともに開放され、素子給気経路と素子給気経路が接する伝熱面の面積が最大となる。このとき、素子給気経路を通風する外気と素子排気経路を通風する室内空気との間で熱交換を行うことで、高い熱回収効果と最大の換気風量が得られる。また、室外温度検知手段が検知した温度に対して、判断手段が熱交換素子の内部で凍結が生じると想定される温度以下と判断したとき、開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ、第二気流状態から第三気流状態へ、第三気流状態から第一気流状態へ、第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行う。これにより、第三気流状態においては、第一風路および第二風路が開放されており、素子給気経路全体と素子排気経路との間で熱交換を行いつつ、換気を行うことができる。その後、開閉制御手段が第三気流状態から、第一気流状態に切り替えるとき、第一開閉制御手段により第一風路への低温の外気の流入が遮断され、第一風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。このとき、第二風路では低温の外気が通風し、第二風路と第二風路に接する排気風路との間で熱交換を行いつつ、換気を行うことができる。また、開閉制御手段が第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行うことで、第一風路および第二風路が開放され、素子給気経路全体と素子排気経路との間で熱交換を行いつつ、換気を行うことができる。また、開閉制御手段が第三気流状態から第二気流状態へ切り替えを行うことで、第二開閉制御手段により第二風路を閉鎖し、第二風路への低温の外気の流入が遮断される。したがって、第二風路と接している素子排気経路の結露や氷を室内空気の熱により除去できる。このとき、第一風路では低温の外気が通風し、第一風路と第一風路に接する排気風路との間で熱交換を行いつつ、換気を行うことができる。よって、第一気流状態では第一風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去でき、第二気流状態では第二風路と接している素子排気経路内の結露や氷を除去できる。また、第一気流状態と第二気流状態および第三気流状態にて連続的に換気を行うことができ、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、熱回収を行いつつ、必要な換気量が得られる熱交換形換気装置を提供できるという効果を奏する。
【００３１】
また、前記開閉制御手段が第一気流状態および第二気流状態より、第三気流状態を長い時間維持する構成としてもよい。
これにより、第三気流状態では、素子給気経路の第一風路および第二風路がともに開放されており、素子給気経路と素子排気経路との伝熱面の面積が最大となる。このとき、素子給気経路を通風する外気と素子排気経路を通風する室内空気との間で熱交換を行うことで、高い熱回収効果と最大の換気風量が得られる。したがって、第一気流状態および第二気流状態より第三気流状態を維持する時間を長くすることで、熱交換素子内部の結露および凍結を除去し、必要な換気風量が得られ、熱回収効果の高い熱交換形換気装置を提供できるという効果を奏する。
【００３２】
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。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、熱交換形換気装置が設置された２階建ての住宅を示す概念図である。図１に示すように、家１は排気のみを行う非居住空間、例えばトイレ、洗面所、浴室等と、給気と排気両方を行う居住空間、例えば寝室、リビング等から構成されている。熱交換形換気装置２は、家１の天井裏に設置されており、各部屋の給気と排気を行うため、熱交換形換気装置２と各部屋とがダクトで接続されている。
【００３４】
図２に本実施の形態における熱交換形換気装置の第一気流状態の構成図を示す。後述するように、図２と図３と図４とは、外気が熱交換素子内部に通風する経路が異なるため、本実施の形態における熱交換形換気装置の構成の代表例として図２を用いて以下に説明する。
【００３５】
図２に示すように、本実施の形態における熱交換形換気装置２は、本体箱３に室外より外気４を取り込む外気口５と、室内へ外気４を供給する給気口６と、室内より室内空気７を取り込む内気口８と、室外へ室内空気７を排出する排気口９とを備えている。
【００３６】
また、外気口５と給気口６とを連通させた給気経路１０と、内気口８と排気口９とを連通させた排気経路１１と、給気経路１０を流れる外気４を送風する給気送風手段である給気ファン１２と、室内空気７を送風する排気送風手段である排気ファン１３と、外気４と室内空気７との間で熱交換を行う熱交換素子１４とを備えている。
【００３７】
また、熱交換素子１４には、給気経路１０内を流れる外気４を流すために開口した第一風路１５および第二風路１６を備えている。  給気経路１０内には、外気４が第一風路１５に通風することを遮断する開閉手段として、第一ダンパー１７と、外気４が第二風路１６に通風することを遮断する開閉手段として、第二ダンパー１８と、第一ダンパー１７および第二ダンパー１８の開閉を制御する制御手段である開閉制御基板１９とが熱交換素子１４の外気通風面２１に設けられている。
【００３８】
第一ダンパー１７および第二ダンパー１８は、例えば断熱性を有する板部材と回転軸とを接合した構成であり、第一ダンパー１７および第二ダンパー１８と開閉制御基板１９との間に信号の送受信を行う開閉信号線２０を設けたことで、第一ダンパーおよび第二ダンパー開閉動作を個別に行うことができる。
【００３９】
図５は熱交換形換気装置２の熱交換素子１４を示す斜視図であり、図６は熱交換素子１４の上視図であり、図７は熱交換素子１４の分解斜視図である。熱交換素子１４は外気４が熱交換素子１４に流入する面である外気通風面２１と、外気４が熱交換素子１４から流出する面である給気通風面２２と、室内空気７が熱交換素子１４に流入する面である内気通風面２３と、室内空気７が熱交換素子から流出する面である排気通風面２４とを備えている。また、図７に示すように、熱交換素子１４は、間隔リブ２５に伝熱板２６を装着した成型部材２７を所定の間隔で積層した構成となっている。すなわち、間隔リブ２５により保持された間隔をあけて成型部材２７が積層される。成型部材２７の間隔に外気４が流れる素子給気経路２８と、室内空気７が流れる素子排気経路２９が形成されており、熱交換素子１４は室内空気７と外気４とを伝熱板２６を装着した成型部材２７を挟んで流すことにより、熱交換を行う構造となっている。
【００４０】
上記のように構成された本実施の形態の熱交換形換気装置２の運転について以下に説明する。
【００４１】
図４に示すように、第三気流状態の熱交換形換気装置２では、開閉制御基板１９が、第一ダンパー１７および第二ダンパー１８を用いて、それぞれ第一風路１５および第二風路１６を開放することで、第一風路１５および第二風路１６の両方に外気が通風される。これにより、熱交換素子１４内の全ての風路を外気４と室内空気７との熱交換気に用いた状態で運転を行う。
【００４２】
図２には第一気流状態の熱交換形換気装置２の構成図を示した。第一気流状態では、開閉制御基板１９が、第一ダンパー１７で第一風路１５を閉鎖し、第二ダンパー１８で第二風路１６を開放し、第二風路１６のみに外気が通風される。低温の外気４が熱交換形換気装置２に通風した場合、開放されている第二風路１６に通風する低温の外気４と、第二風路１６に接する素子排気経路２９に通風する室内空気７との間で熱交換気が行われる。第一風路１５には外気４が通風しないため、第一風路１５と接する素子排気経路２９に通風する室内空気７の熱により、第一風路１５と接する素子排気経路２９内の結露や凍結を除去できる構成となっている。
【００４３】
図３には第二気流状態の熱交換形換気装置２の構成図を示した。第二気流状態では、開閉制御基板１９が、第一ダンパー１７で第一風路１５を開放し、第二ダンパー１８で第二風路１６を閉鎖し、第一風路１５のみに外気が通風される。低温の外気４が熱交換形換気装置２に通風した場合、開放されている第一風路１５に通風する低温の外気４と、第一風路１５に接する素子排気経路２９に通風する室内空気７との間で熱交換気が行われる。第二風路１６には外気４が通風しないため、第二風路１６と接する素子排気経路２９に通風する室内空気７の熱により、第二風路１６と接する素子排気経路２９内の結露や凍結を除去できる構成となっている。
【００４４】
室外がきわめて低い温度条件、例えば−１０℃以下のとき、図２に示す第三気流状態では、熱交換後の冷たい室内空気７が流出する熱交換素子１４の排気通風面２４近傍の素子排気経路２９に結露・凍結が発生し、熱交換気が困難となる。
【００４５】
このとき、開閉制御基板１９が、上記の第一気流状態と第二気流状態と第三気流状態を所定の時間で、図２と図３および図４に示したような構成に切り替えることで、熱交換素子１４の風路全体で熱交換気を行う運転と、熱交換素子１４の一部の風路で熱交換を行いつつ、他の風路で素子排気経路２９内にて生じた結露及び凍結を除去する運転と切り替えることができる。
【００４６】
このように、熱交換素子１４に結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になった場合に、第一気流状態と第二気流状態と第三気流状態とを切り替えることで、熱交換素子１４の一部の風路で熱交換気を行いつつ、他の風路で素子排気経路２９内にて生じた結露および凍結を除去することができ、連続して熱交換気運転ができるため、必要な換気風量を得ることができる。
【００４７】
また、図８に示すように、給気経路１０内の外気口５と熱交換素子１４との間に、室外の温度を検知する室外温度検知手段である温度センサ３０を設け、温度センサ３０により検知された温度が、熱交換素子１４の内部にて凍結が生じると想定される温度を判断する判断手段であるマイコン３１を設け、温度センサ３０とマイコン３１が信号の送受信を行う温度信号線３２と接続され、マイコン３１と開閉制御基板１９とが信号の送受信を行う判断信号線３３と接続された構成であってもよい。このとき、マイコン３１が熱交換素子１４の内部にて凍結を生じると想定される温度より高い温度と判断した場合、開閉制御基板１９が第三気流状態を維持し、マイコン３１が熱交換素子１４の内部にて凍結を生じる温度以下と判断した場合、開閉制御基板１９が第三気流状態から第二気流状態へ、第二気流状態から第三気流状態へ、第三気流状態から第一気流状態へ、第一気流状態から第三気流状態へ切り替えを行うものである。従って、マイコン３１が熱交換素子１４の内部にて凍結を生じる温度以下ではないと判断した場合、室外温度が例えば３℃である場合、マイコン３１は開閉制御基板１９に第三気流状態を維持するように信号を送ることで、熱交換素子１４の風路全体で熱交換気を行うことができ、高い熱回収効果と最大の換気風量が得られる。そして、温度センサ３０により検知された室外温度が、熱交換素子１４の内部にて凍結を生じると想定される温度以下とマイコン３１が判断した場合、室外温度が例えば−１０℃である場合、マイコン３１が開閉制御基板１９に信号を送り、第三気流状態から第二気流状態へ、第二気流状態から第三気流状態へ、第三気流状態から第一気流状態へ、第一気流状態から第三気流状態へ、各々の気流状態を所定の時間維持した後に次の気流状態に切り替える。その結果、熱交換素子１４の風路全体で熱交換換気を行う運転と、熱交換素子１４の一部の風路で熱交換を行いつつ、他の風路で素子排気経路２９内にて生じた結露及び凍結を除去する運転とを切り替えることで、連続して熱交換気を行うことができる。よって、熱交換素子１４内部の結露および凍結を除去しつつ、熱回収を行いつつ、必要な換気風量を得ることができる。なお、気流状態を切り替える順序は、第一気流状態と第二気流状態が入れ替わっても、その効果に差異を生じない。
【００４８】
また、開閉制御基板１９が第一気流状態と第二気流状態より、第三気流状態を長い時間維持する構成でもよい。第三気流状態では、開閉制御基板１９が、第一ダンパー１７および第二ダンパー１８を用いて、それぞれ第一風路１５および第二風路１６を開放することで、第一風路１５および第二風路１６に外気が通風される。これにより、熱交換素子１４内の全ての風路を外気４と室内空気７との熱交換気に用いた状態で運転を行うことができ、高い熱回収効果と最大の換気風量が得られる。よって、第三気流状態を維持する時間が長いほど、より高い熱回収効果と換気風量が得られ、所定の時間が経過したのち、第三気流状態から第一気流状態または、第二気流状態へ切り替えることで、熱交換素子１４の素子排気経路２９に生じた結露および凍結を除去できる。よって、熱交換素子１４内部の結露および凍結を除去しつつ、より高い熱回収効果が得られると同時に、必要な換気風量を得ることができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、第一ダンパー１７および第二ダンパー１８を熱交換素子１４の外気通風面２１に設けたが、給気通風面２２に設けても、その効果に差異を生じない。
【００５０】
なお、熱交換素子１４は、コルゲート形状の熱交換素子１４や静止式の熱交換素子１４でっても良く、その効果に差異を生じない。
【００５１】
なお、温度センサ３０は既知の温度検知手段を用いることができ、例えば異種金属の接合部に生じる起電圧を利用した熱電対や測温抵抗体、半導体を用いた熱計測方式等を用いることができる。
【００５２】
なお、本実施の形態において熱交換形換気システムを天井に設置したが、家の軒下や機械室等に設置しても良く、その効果に差異を生じない。
【００５３】
なお、開閉信号線２０と温度信号線３２および判断信号線３３は、有線のコードを用いた接続のほか、無線通信を行っても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明にかかる熱交換形換気装置は、寒冷地において熱交換素子の凍結を除去しつつ、連続的に換気を行い、住宅やビルで必要となる換気量の維持を可能とするものであるので、換気に用いられる換気装置として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１    家
２    熱交換形換気装置
３    本体箱
４    外気
５    外気口
６    給気口
７    室内空気
８    内気口
９    排気口
１０    給気経路
１１    排気経路
１２    給気ファン
１３    排気ファン
１４    熱交換素子
１５    第一風路
１６    第二風路
１７    第一ダンパー
１８    第二ダンパー
１９    開閉制御基板
２０    開閉信号線
２１    外気通風面
２２    給気通風面
２３    内気通風面
２４    排気通風面
２５    間隔リブ
２６    伝熱板
２７    成型部材
２８    素子給気経路
２９    素子排気経路
３０    温度センサ
３１    マイコン
３２    温度信号線
３３    判断信号線
１０１    熱交換形換気装置
１０２    熱交換器
１０３    排気経路
１０４    給気経路
１０５    排気ファン
１０６    給気ファン
１０７    温度センサ
１０８    制御部
【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】
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【図８】
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【図９】
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