(57)【要約】【課題】排気路内の熱交換器の表面に霜が付着するのを防止するデシカント換気扇を提供する。【解決手段】室内に外気を取り込む給気路１１と室内の空気を排出する排気路１２の間で高温側から低温側に熱を移動させる顕熱交換ロータ１３と、排気路１２内で室内の空気の流れに沿って顕熱交換ロータ１３の下流側に配置され、給気路１１にある第１の熱交換器１４、１４ａに冷媒回路１５を介して接続された第２の熱交換器１６、１６ａとを備えるデシカント換気扇１０において、冷媒回路１５に、蒸発器として作用する第２の熱交換器１６、１６ａに送られる冷媒の温度を計測する温度センサ３０を設け、顕熱交換ロータ１３が排気路１２から給気路１１に熱を移動し、かつ、弟２の熱交換器１６、１６ａが蒸発器として作用している状態で、温度センサ３０の計測温が予め定められた着霜予防温度以下である際に、顕熱交換ロータ１３を停止して排気路１２内の温度を上げる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に外気を取り込む給気路と該室内の空気を排出する排気路の間で高温側から低温側に熱を移動させる顕熱交換ロータと、前記排気路内で前記室内の空気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの下流側に配置され、前記給気路にある第１の熱交換器に冷媒回路を介して接続された第２の熱交換器とを備えるデシカント換気扇において、
前記冷媒回路に、蒸発器として作用する前記第２の熱交換器に送られる冷媒の温度を計測する温度センサを設け、前記顕熱交換ロータが前記排気路から前記給気路に熱を移動し、かつ、前記弟２の熱交換器が蒸発器として作用している状態で、前記温度センサの計測温が予め定められた着霜予防温度以下である際に、前記顕熱交換ロータを停止して前記排気路内の温度を上げることを特徴とするデシカント換気扇。
【請求項２】
請求項１記載のデシカント換気扇において、前記顕熱交換ロータを停止してもなお、前記温度センサの計測温が低下し、前記着霜予防温度よりα℃低い温度になった際には、前記冷媒回路での前記冷媒の循環を止めることを特徴とするデシカント換気扇。
【請求項３】
請求項１又は２記載のデシカント換気扇において、停止した前記顕熱交換ロータは、前記温度センサの計測温が、前記着霜予防温度よりβ℃高くなった際に、作動を始めることを特徴とするデシカント換気扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内の温度低下を抑制し、かつ、室内の湿度を保ちながら換気するデシカント換気扇に関する。
【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、室内の温度低下を抑制し、かつ、室内の湿度を保ちながら換気を行う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、排気路内を屋外に向かって流れる室内の空気と給気路内を室内に向かって流れる外気について、相対湿度の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（回転型デシカント式除湿器及び回転型デシカント式加湿器）と、高温側から低温側に温度を移動させる顕熱交換ロータ（回転型顕熱交換器）を備えている。
【０００３】
排気路及び給気路には、それぞれ第一の冷媒用熱交換器及び第二の冷媒用熱交換器が配置され、第一、第二の冷媒用熱交換器は、第一、第二の冷媒用熱交換器を接続する冷媒回路内の冷媒の流れる方向を切り替えることによって、一方が蒸発器として作用し、他方が凝縮器として作用する。
第一の冷媒用熱交換器を蒸発器として作用させ、第二の冷媒用熱交換器を凝縮器として作用させることによって、換気をしながら室内を保湿することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９４９０４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のデシカント換気扇は、冬場、室内を保湿しながら、顕熱交換ロータによって排気路から給気路に熱を移動させる運転を行うと、蒸発器として作用している第一の冷媒用熱交換器の表面に霜が付着することがある。
これは、冬場、第一の冷媒用熱交換器に流入する冷媒の温度が低く、しかも、顕熱交換ロータを通過して温度が低下した室内の空気が第一の冷媒用熱交換器に送られるので、第一の冷媒用熱交換器の表面が氷点下になることがあるためである。
そして、第一の冷媒用熱交換器の表面に霜が付着すると、排気路を介して屋外に排出される室内の空気の流量が減少し、換気量の低下を招くことになる。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、排気路に配置された熱交換器の表面に霜が付着するのを防止するデシカント換気扇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】
前記目的に沿う本発明に係るデシカント換気扇は、室内に外気を取り込む給気路と該室内の空気を排出する排気路の間で高温側から低温側に熱を移動させる顕熱交換ロータと、前記排気路内で前記室内の空気の流れに沿って前記顕熱交換ロータの下流側に配置され、前記給気路にある第１の熱交換器に冷媒回路を介して接続された第２の熱交換器とを備えるデシカント換気扇において、前記冷媒回路に、蒸発器として作用する前記第２の熱交換器に送られる冷媒の温度を計測する温度センサを設け、前記顕熱交換ロータが前記排気路から前記給気路に熱を移動し、かつ、前記弟２の熱交換器が蒸発器として作用している状態で、前記温度センサの計測温が予め定められた着霜予防温度以下である際に、前記顕熱交換ロータを停止して前記排気路内の温度を上げる。
【０００７】
本発明に係るデシカント換気扇において、前記顕熱交換ロータを停止してもなお、前記温度センサの計測温が低下し、前記着霜予防温度よりα℃低い温度になった際には、前記冷媒回路での前記冷媒の循環を止めるのが好ましい。
【０００８】
本発明に係るデシカント換気扇において、停止した前記顕熱交換ロータは、前記温度センサの計測温が、前記着霜予防温度よりβ℃高くなった際に、作動を始めるのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るデシカント換気扇は、冷媒回路に、蒸発器として作用する第２の熱交換器に送られる冷媒の温度を計測する温度センサを設け、顕熱交換ロータが排気路から給気路に熱を移動し、かつ、弟２の熱交換器が蒸発器として作用している状態で、温度センサの計測温が予め定められた着霜予防温度以下である際に、顕熱交換ロータを停止して排気路内の温度を上げる。従って、顕熱交換ロータの停止後、第２の熱交換器には、顕熱交換ロータを停止する前より高温となった空気が供給され、第２の熱交換器の表面に霜が付着するのを防止することができる。
【００１０】
本発明に係るデシカント換気扇において、顕熱交換ロータを停止してもなお、温度センサの計測温が低下し、着霜予防温度よりα℃低い温度になった際に、冷媒回路での冷媒の循環を止める場合、第２の熱交換器に低温の冷媒が供給されるのを回避して第２の熱交換器の温度低下を抑制でき、第２の熱交換器の表面に霜が付着するのを防止可能である。
【００１１】
本発明に係るデシカント換気扇において、温度センサの計測温が着霜予防温度よりβ℃高くなった際に、停止した顕熱交換ロータが作動を始める場合、顕熱交換ロータによる排気路から給気路への熱の移動の再開を、第２の熱交換器の表面に霜が付着しない状態にした後に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【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】
【００１３】
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、室内に外気を取り込む給気路１１と室内の空気を排出する排気路１２の間で高温側から低温側に熱を移動させる顕熱交換ロータ１３と、排気路１２内に配置され、給気路１１にある第１の熱交換器１４、１４ａに、冷媒回路１５を介して接続された第２の熱交換器１６、１６ａとを備えている。以下、詳細に説明する。
【００１４】
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１７を備え、筺体１７内には、デシカントロータ１８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１８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１８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。
【００１５】
筺体１７内には、図２に示す電動モータ１９が設けられ、デシカントロータ１８は、電動モータ１９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１８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。
【００１６】
給気路１１内には、図１に示すように、第１の熱交換器１４、１４ａ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。第１の熱交換器１４は、給気路１１内の室内の空気の流れに沿って、第１の熱交換器１４ａの上流側に配置されている。
排気路１２内には、２つの第２の熱交換器１６、１６ａとファン２１が配置され、ファン２１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。第２の熱交換器１６は、排気路１２内の外気の流れに沿って、第２の熱交換器１６ａの上流側にある。
そして、第１の熱交換器１４、１４ａ、第２の熱交換器１６、１６ａは、冷媒が循環する冷媒回路１５によって順に接続されている。
【００１７】
冷媒回路１５には、冷媒を圧縮する圧縮機２２、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁２３、冷媒を減圧する膨張弁２４が設けられている。膨張弁２４は、熱交換器１４、１６ａ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１９、ファン２０、２１、圧縮機２２、四方弁２３及び膨張弁２４に接続された制御手段２５を備え、制御手段２５には操作盤２６が接続されている。
制御手段２５は、例えば、マイクロコンピュータからなり、操作盤２６での入力操作に従って、四方弁２３の切り替え等を行う。
【００１８】
操作盤２６で保湿運転開始の操作が行われると、制御手段２５は、四方弁２３を、圧縮機２２から吐出された冷媒が第１の熱交換器１４ａ、１４、膨張弁２４、第２の熱交換器１６ａ、１６を順に通って圧縮機２２に戻る状態にし、圧縮機２２を作動する。冷媒回路１５内の冷媒は、圧縮機２２の作動によって、冷媒回路１５内を循環する。
保湿運転を行っているとき、圧縮機２２から吐出された高圧で気体状の冷媒は、第１の熱交換器１４ａ、１４を通過して凝縮した後に、膨張弁２４によって低圧状態にされ、第２の熱交換器１６ａ、１６を通過して蒸発し、圧縮機２２に流入する。このとき、第１の熱交換器１４、１４ａは凝縮器として作用し、第２の熱交換器１６、１６ａは蒸発器として作用する。
【００１９】
圧縮機２２を出た気体状の冷媒は、第１の熱交換器１４ａを通過する際に一部が液体となり、第１の熱交換器１４ａで液体とならなかった残りが第１の熱交換器１４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、第２の熱交換器１６ａを通過の際に一部が気化し、残りが第２の熱交換器１６を通過の際に蒸発する。
【００２０】
デシカントロータ１８は、排気路１２を通過中の室内の空気から水分を吸収し、第１の熱交換器１４の凝縮熱によって加温されて、吸収していた水分を給気路１１に放出し、水分を吸収可能な状態となる。この結果、排気路１２を屋外に向かって流れていた室内の空気からデシカントロータ１８に移動した水分は、給気路１１内を室内に向かって流れる外気と共に室内に戻る。従って、室内は湿度が保たれた状態で換気がなされることになる。
【００２１】
一方、操作盤２６で除湿運転開始の操作が行われると、制御手段２５は、四方弁２３の状態を切り替えて、圧縮機２２から吐出された冷媒が、第２の熱交換器１６、１６ａ、膨張弁２４、第１の熱交換器１４、１４ａを順に通って圧縮機２２に戻るようにする。このとき、第１の熱交換器１４、１４ａは蒸発器として作用し、第２の熱交換器１６、１６ａは凝縮器として作用する。
【００２２】
これによって、圧縮機２２から吐出された高温高圧の気体状の冷媒は、第２の熱交換器１６、１６ａを通過して凝縮して低温となった後に、膨張弁２４によって低圧状態にされ、第１の熱交換器１４、１４ａを通過して蒸発し、圧縮機２２に戻る。
デシカントロータ１８は、給気路１１内を通る外気から水分を吸収し、排気路１２内で第２の熱交換器１６によって加温されて、吸収していた水分を排気路１２内に放出するので、室内は、換気と共に除湿がなされる状態となる。
【００２３】
また、筺体１７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１８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１７内には、図２に示す制御手段２５に接続された電動モータ２７が設けられ、顕熱交換ロータ１３は、電動モータ２７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。
【００２４】
顕熱交換ロータ１３は、室内に比べ屋外の温度が低いとき（冬場）に、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吸収し、その熱を給気路１１で放出する。給気路１１で放出された熱は、給気路１１内を流れる外気によって室内に運ばれる。したがって室内は換気によって室内の温度が低下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高いとき（夏場）に、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。従って、給気路１１を流れる外気は給気路１１で冷やされた後に室内に流入し、室内の温度上昇を抑制する。
【００２５】
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、第１の熱交換器１４、デシカントロータ１８、顕熱交換ロータ１３、第１の熱交換器１４ａ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、第２の熱交換器１６、デシカントロータ１８、第２の熱交換器１６ａが順に配置されている。
従って、冬場の保湿運転中には、給気路１１内を流れる外気が、顕熱交換ロータ１３を通過して昇温した後、第１の熱交換器１４ａの凝縮熱によって更に温度上昇して室内に送られ、夏場の除湿運転中には、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、第１の熱交換器１４ａの蒸発熱によって更に冷やされ室内に流入する。
【００２６】
また、給気路１１には、図１に示すように、第１の熱交換器１４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２８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２９が設けられている。
そして、冷媒回路１５には、第２の熱交換器１６ａと膨張弁２４の間に冷媒回路１５を循環する冷媒の温度を計測する温度センサ３０が取り付けられている。温度センサ３０は、第２の熱交換器１６、１６ａが蒸発器として作用するとき、第２の熱交換器１６、１６ａに送られる冷媒の温度を計測する。
温度センサ２８、温湿度センサ２９及び温度センサ３０は、図２に示すように、制御手段２５に接続されている。
【００２７】
ここで、冬場は他の季節に比べて、冷媒回路１５を循環する冷媒及び排気路１２を流れる室内の空気が低温となり、第２の熱交換器１６、１６ａの表面温度が低くなる。そして、表面温度の低下により第２の熱交換器１６、１６ａの表面に霜が付着すると、排気路１２を流れる室内の空気の流量が減少し、換気量が低下するという問題を招来する。
この問題の解決策としては、１）第２の熱交換器１６、１６ａを通過する室内の空気の温度を上げること、及び、２）第２の熱交換器１６、１６ａに低温の冷媒が流入するのを止めることが考えられる。
【００２８】
顕熱交換ロータ１３が、排気路１２で吸熱し給気路１１で放熱して、排気路１２から給気路１１に熱を移動させているとき、排気路１２内を流れる室内の空気は、顕熱交換ロータ１３を通過することによって温度が低下する。また、冷媒回路１５内の冷媒の温度が低くなる冬場は、通常、第２の熱交換器１６、１６ａが蒸発器として作用する保湿運転が行われている。
そこで、顕熱交換ロータ１３が排気路１２から給気路１１に熱を移動し、かつ、第２の熱交換器１６、１６ａが蒸発器として作用している状態で、温度センサ３０の計測温が予め定められた着霜予防温度以下であるとき、制御手段２５は、電動モータ２７を止めて顕熱交換ロータ１３を停止する。
【００２９】
顕熱交換ロータ１３の停止により、第２の熱交換器１６、１６ａを通過する室内の空気は、顕熱交換ロータ１３を停止する前より高温となり、第２の熱交換器１６、１６ａの表面温度は上昇する。従って、第２の熱交換器１６、１６ａの表面に霜が付着するのを防止することができる。
着霜予防温度は、実験によって定めることができ、本実施の形態では、−１〜３℃の範囲の温度である。
【００３０】
顕熱交換ロータ１３の停止によって、第２の熱交換器１６、１６ａを通過する室内の空気の温度を上げても、第２の熱交換器１６、１６ａに供給される冷媒の温度が低下し続けると、第２の熱交換器１６、１６ａの表面温度は低下する。
そこで、制御手段２５は、顕熱交換ロータ１３を停止してもなお、温度センサ３０の計測温が低下し、着霜予防温度よりα℃低い温度になったのを検出すると、圧縮機２２の作動を停止して冷媒回路１５における冷媒の循環を止める。これによって、第２の熱交換器１６、１６ａへの冷媒の流入は止まるので、第２の熱交換器１６、１６ａの表面に霜が付着するのを防止することができる。α℃は、実験によって定めることができ、本実施の形態では、２〜４℃の範囲の温度である。
【００３１】
そして、停止された圧縮機２２は、温度センサ３０の計測温が着霜予防温度からα℃差し引いた温度より高くなった際に、制御手段２５からの指令信号によって作動を再開する。
また、制御手段２５は、顕熱交換ロータ１３停止後、温度センサ３０の計測温が、着霜予防温度よりβ℃高くなったのを検出すると、電動モータ２７を駆動し顕熱交換ロータ１３の作動を開始する。
β℃は、実験によって定めることができ、本実施の形態では、２〜４℃の範囲の温度である。
【００３２】
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】
【００３３】
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、１４ａ：第１の熱交換器、１５：冷媒回路、１６、１６ａ：第２の熱交換器、１７：筺体、１８：デシカントロータ、１９：電動モータ、２０、２１：ファン、２２：圧縮機、２３：四方弁、２４：膨張弁、２５：制御手段、２６：操作盤、２７：電動モータ、２８：温度センサ、２９：温湿度センサ、３０：温度センサ
【図１】
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【図２】
2013127343.tif 000004