JP2009250451A - 全熱交換換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】外気の温度を計測ないし検知できなくても熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えることができる全熱交換換気装置を得ること。
【解決手段】外気風路ＯＦの途中に全熱交換素子１５を配置すると共に室内空気風路ＩＦの途中に風路切替部４０を配置し、外気の温度と室内空気の温度とに基づいて風路切替部の動作を演算・制御部５０により制御する全熱交換換気装置７０を構成するにあたり、外気風路での吹き出し口２０ｂ近傍に第１室内側温度センサ４３を設けると共に室内空気風路での吸い込み口２５ａ近傍に第２室内側温度センサ４５を設け、第１，第２室内側温度センサの検知結果と全熱交換素子での熱交換効率とを用いて演算・制御部に外気の温度を算出させると共に、該算出結果と、第１室内側温度センサの検知結果と、第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて演算・制御部に風路切替部の動作を制御させる。
【選択図】 図１−１

Description

本発明は、潜熱の交換と顕熱の交換の両方を行う全熱交換素子を用いた全熱交換換気装置に関し、更に詳しくは、全熱交換素子により熱交換を行う熱交換換気運転と、全熱交換素子による熱交換は行わない普通換気運転とを自動的に切り替えて空気調和を行うことができる全熱交換換気装置に関するものである。

今日では、外気と室内空気との間で全熱交換素子により熱交換を行いながら換気する熱交換換気運転と、全熱交換素子による熱交換は行わずに換気する普通換気運転とを自動的に切り替えて空気調和を行う全熱交換換気装置が開発されている。

このタイプの全熱交換換気装置では、外気を取り込んで室内に吹き出す外気風路と室内空気を取り込んで室外に吹き出す室内空気風路とが筐体内に形成され、室内空気風路の途中には、該室内空気風路を２つの風路、すなわち室内空気が全熱交換素子を経由する熱交換風路と室内空気が全熱交換素子を迂回するバイパス風路とに切り替える風路切替部が配置される。熱交換換気時には、上記の外気風路と熱交換風路とが筐体内に形成され、普通換気には上記の外気風路とバイパス風路とが筐体内に形成される。全熱交換素子は、外気風路と熱交換風路とが交差する箇所に予め配置される。また、熱交換換気運転と普通換気運転のどちらを行うかを判断するために、外気風路での吸い込み口近傍には室外側温度センサが設けられ、室内空気風路での吸い込み口近傍には室内側温度センサが設けられる。

全熱交換換気装置は、室外側温度センサおよび室内側温度センサそれぞれの検知結果に基づいて熱交換換気を行うことが適当であるか普通換気を行うことが適当であるかを演算・制御部により判断し、当該演算・制御部が自己の判断結果に基づいて風路切替部の動作を制御して、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える。ただし、室外側温度センサが故障したときには外気の温度が外気冷房に適しているか否か判断できなくなるので、室外側温度センサの故障が直るまで普通換気を停止する。

ヒトが居住する室内の空気調和を行うものではないが、特許文献１に記載された給気熱交換装置の制御方法では、発熱体を収容した箱内を顕熱交換と外気の直接吸気とによって冷却する給気熱交換装置を１つの箱に複数設置し、外気温度センサに故障が生じた給気熱交換装置があったときには別の給気交換装置の外気温度センサの計測結果を用いて当該外気温度センサに故障が生じた給気熱交換装置を制御している。

特開２００３−２９４２８７号公報

熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える従来の全熱交換換気装置では、前述したように、室外側温度センサが故障したときに当該故障が直るまで普通換気運転が停止されてしまうので、故障が直るまでの間は外気冷房ができず、その利便性が低下する。複数台の全熱交換換気装置を用いるという前提があれば、特許文献１に記載された給気熱交換装置の制御方法に準じて、室外側温度センサが故障した全熱交換換気装置での熱交換換気運転と普通換気運転とを別の全熱交換換気装置での室外側温度センサの計測結果を用いて自動的に切り替えることも可能であるが、全熱交換換気装置は単独で用いられることも多々ある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、外気の温度を計測ないし検知できなくても熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えることができる全熱交換換気装置を得ることを目的とする。

上記の目的を達成する本発明の全熱交換換気装置は、外気を取り込んで室内に吹き出す外気風路の途中に全熱交換素子を配置すると共に室内空気を取り込んで室外に吹き出す室内空気風路の途中に風路切替部を配置し、外気の温度と室内空気の温度とに基づいて風路切替部の動作を演算・制御部により制御して、室内空気が全熱交換素子を経由する熱交換風路と全熱交換素子を迂回するバイパス風路とに室内空気風路を切り替える全熱交換換気装置であって、外気風路での吹き出し口近傍に設けられた第１室内側温度センサと、室内空気風路での吸い込み口近傍に設けられた第２室内側温度センサとを備え、演算・制御部は、第１室内側温度センサおよび第２室内側温度センサの各々の検知結果と全熱交換素子での熱交換効率とを用いて外気の温度を算出し、該算出結果と、第１室内側温度センサの検知結果と、第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて風路切替部の動作を制御することを特徴とするものである。

本発明の全熱交換換気装置では、第１室内側温度センサおよび第２室内側温度センサそれぞれの検知結果と全熱交換素子での熱交換効率とを用いて演算・制御部が外気の温度を算出し、該算出結果と、第１室内側温度センサの検知結果と、第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて風路切替部の動作を制御するので、外気の温度を計測ないし検知できなくても熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えることができる。室内よりも厳しい環境に曝される外気風路の吸い込み口近傍に温度センサを設けることが必須の要件ではなくなるので、本発明によれば、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える全熱交換換気装置の信頼性や耐久性を高め易くなる。

以下、本発明の全熱交換換気装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。

図１−１は、本発明の全熱交換換気装置の一例での熱交換換気時の様子を概略的に示す部分縦断面図であり、図１−２は、図１−１に示した全熱交換換気装置での普通換気時の様子を概略的に示す部分縦断面図である。また、図２−１〜図２−４は、それぞれ、図１−１に示した全熱交換換気装置が有する指令入力部を概略的に示す拡大図である。

図１−１および図１−２に示す全熱交換換気装置７０は、筐体１０と、筐体１０内の中央部に配置された全熱交換素子１５と、筐体１０に取り付けられた外気吸い込み口２０ａ、外気吹き出し口２０ｂ、室内空気吸い込み口２５ａ、および室内空気吹き出し口２５ｂとを備えている。また、筐体１０内に配置された給気ファン３０、排気ファン３５、風路切替部４０、第１室内側温度センサ４３、第２室内側温度センサ４５、および室外側温度センサ４７と、風路切替部４０の動作を制御する演算・制御部５０と、演算・制御部５０の入力装置として機能する指令入力部６０も備えている。

上記の筐体１０内には２つの水平隔壁３ａ，３ｂと１つの垂直隔壁５とが設けられており、これら３つの隔壁３ａ，３ｂ，５は筐体１０内の中央部で互いに離隔している。当該３つの隔壁３ａ，３ｂ，５が互いに離隔している箇所に、全熱交換素子１５が配置されている。この全熱熱交換素子１５としては、例えば、シート状を呈する紙製の仕切り部材と波形を呈する紙製の間隔保持部材とを交互に積層し、仕切り部材とその下の間隔保持部材との間、および仕切り部材とその上の間隔保持部材との間にそれぞれ空気の流路を複数形成したものが用いられる。仕切り部材の下に形成された各流路と当該仕切り部材の上に形成された各流路とは平面視したときに略直交し、仕切り部材の下に形成された各流路を流下する空気と当該仕切り部材の上に形成された各流路を流下する空気との間で、当該仕切り部材を介して顕熱の交換および潜熱の交換が行われる。

筐体１０に取り付けられている外気吸い込み口２０ａは、筐体１０内での水平隔壁３ａ下方の空間に連通しており、外気吹き出し口２０ｂは、筐体１０内での水平隔壁３ｂ上方の空間に連通している。また、室内空気込み口２５ａは、筐体１０内での水平隔壁３ｂ下方の空間に連通しており、室内空気吹き出し口２５ｂは、筐体１０内での水平隔壁３ａ上方の空間に連通している。

給気ファン３０は、筐体１０内での水平隔壁３ｂ上方に配置されている。この給気ファン３０を駆動させることにより、外気を取り込んで室内に吹き出す外気風路ＯＦが全熱交換換気装置７０内に形成される。外気吸い込み口２０ａが外気風路ＯＦでの吸い込み口として機能し、外気吹き出し口２０ｂが外気風路ＯＦでの吹き出し口として機能する。外気吸い込み口２０ａから全熱交換換気装置７０内に取り込まれた外気は、全熱交換素子１５、給気ファン３０、および外気吹き出し口２０ｂを介して室内に吹き出される。図１−１および図１−２においては、外気風路ＯＦでの外気の流れを二点鎖線ＣＬ_１で示している。

排気ファン３５は、筐体１０内での水平隔壁３０ａ上方に配置されている。この排気ファン３５を駆動させることにより、室内空気を取り込んで室外に吹き出す室内空気風路ＩＦが全熱交換換気装置７０内に形成される。室内空気吸い込み口２５ａが室内空気風路ＩＦでの吸い込み口として機能し、室内空気吹き出し口２５ｂが室内空気風路ＩＦでの吹き出し口として機能する。室内空気吸い込み口２５ａから全熱交換換気装置７０内に取り込まれ室内空気は、排気ファン３５および室内空気吹き出し口２５ｂを介して室外に吹き出される。室内空気風路ＩＦは、風路切替部４０によって、室内空気が全熱交換素子１５を経由する熱交換風路ＴＦ（図１−１参照）と、室内空気が全熱交換素子１５を迂回するバイパス風路ＢＦ（図１−２参照）とに切り替えられる。

風路切替部４０としては例えばダンパが用いられ、該風路切替部４０は全熱交換素子１５での室内空気吸い込み口２５ａ側の端面近傍に配置される。風路切替部４０が開のとき、すなわち図１−１に示すように風路切替部４０が全熱交換素子１５での室内空気吸い込み口側２５ａの端面を覆っていないときには、室内空気風路ＩＦが熱交換風路ＴＦとなる。室内空気吸い込み口２５ａから全熱交換換気装置７０内に取り込まれ室内空気が全熱交換素子１５を経由して排気ファン３５に達し、該排気ファン３５および室内空気吹き出し口２５ｂを介して室外に吹き出される。図１−１においては、熱交換風路ＴＦでの室内空気の流れを二点鎖線ＣＬ₂で示している。

一方、風路切替部４０が閉のとき、すなわち風路切替部４０が図１−２に示すように全熱交換素子１５での室内空気吸い込み口２５ａ側の端面を覆っているときには、室内空気風路ＩＦがバイパス風路ＢＦとなる。室内空気吸い込み口２５ａから全熱交換換気装置７０内に取り込まれ室内空気が全熱交換素子１５を迂回して排気ファン３５に達し、該排気ファン３５および室内空気吹き出し口２５ｂを介して室外に吹き出される。風路切替部４０が閉のときには、隔壁３ｂ下方の空間と隔壁３ａ上方の空間とを連通させる通風路（図示せず）が筐体１０内の側部に形成される。図１−２においては、バイパス風路ＢＦでの室内空気の流れを二点鎖線ＣＬ₃で示している。

第１室内側温度センサ４３は、筐体１０内での外気吹き出し口２０ｂ側の領域に配置されて、全熱交換素子１５を流下した外気の温度を検知する。また、第２室内側温度センサ４５は、筐体１０内での室内空気吸い込み口２５ａ側の領域に配置されて、室内空気吸い込み口２５ａから筐体１０内に流入した室内空気の温度を検知する。そして、室外側温度センサ４７は、筐体１０内での外気吸い込み口２０ａ側の領域に配置されて、外気吸い込み口２０ａから筐体１０内に流入した外気の温度を検知する。これら第１室内側温度センサ４３、第２室内側温度センサ４５、および室外側温度センサ４７の各々はサーミスタを用いて構成され、各温度センサ４３，４５，４７の検知結果は演算・制御部５０に例えば周期的に伝えられる。

演算・制御部５０は、第１室内側温度センサ４３、第２室内側温度センサ４５、および室外側温度センサ４７の各々が正常であるか否かを判断すると共に、これらの温度センサ４３，４５，４７それぞれの検知結果を基に風路切替部４０の動作を制御する。また、指令入力部６０によりユーザが入力した指令に応じて、給気ファン３０および排気ファン３５の起動、停止を制御する。指令入力部６０は、演算・制御部５０に有線接続または無線接続されて、演算・制御部５０に対する入力装置として機能する。

図２−１〜図２−４に示すように、指令入力部６０は、全熱交換換気装置７０の運転、停止に関する指令を入力する運転／停止指令ボタン５１、全熱交換換気装置７０の運転状態を表示する運転状態表示ランプ５３、および全熱交換換気装置７０での換気モードの選択および指定に関する指令を入力する換気モード指定ボタン５５を有している。また、全熱交換換気装置７０での熱交換効率に関する指令を入力する熱交換効率指定ボタン５７と、全熱交換換気装置７０が有する換気モードや熱交換効率の指定値、異常発生時のメッセージ等を表示するディスプレイ５９も有している。

ユーザは、運転／停止指令ボタン５１を押すことにより、全熱交換換気装置７０の運転指令および停止指令、すなわち給気ファン３０および排気ファン３５（図１−１および図１−２参照）それぞれの起動指令および停止指令を入力することができる。全熱交換換気装置７０の運転中は運転状態表示ランプ５３が点灯し、全熱交換換気装置７０の停止中は運転状態表示ランプ５３が消灯し、全熱交換換気装置７０にセンサ異常等の異常が生じたときには運転状態表示ランプ５３が点滅する。

また、ユーザは、換気モード指定ボタン５５を押すことにより、全熱交換換気装置７０での換気モードを自動切替モード、熱交換換気モード、および普通換気モードの中から選択して指定することができる。このとき、各モード名がディスプレイ５９に表示されると共にモード選択用のポインタがディスプレイ５９に表示される。また、ポインタが指しているモードのシンボル（全熱交換素子周辺の空気の流れを象徴する図形）がディスプレイ５９に表示される。上記の自動切替モード下では熱交換換気運転と普通換気運転とが自動的に切り替えられ、熱交換換気モード下では熱交換換気運転のみが行われ、普通換気モード下では普通換気運転のみが行われる。図２−１は自動切替モードを指定したときの指令入力部６０を概略的に示し、図２−２は熱交換換気モードを指定したときの指令入力部６０を概略的に示し、図２−３は普通換気モードを指定したときの指令入力部６０を概略的に示す。

なお、全熱交換換気装置７０にセンサ異常が生じたときには、自動切替モードを指定することが不能になるので、図２−４に示すように、ディスプレイ５９に表示される「自動切替」というモード名には取消し線が付される。また、センサ異常が生じたことを表すメッセージがディスプレイ５９に表示される。熱交換効率指定ボタン５７は、全熱交換素子１５での熱交換効率、ひいては全熱交換換気装置７０での熱交換効率をユーザが指定する際に用いられる。

以上説明した構成を有する全熱交換換気装置６０は、演算・制御部５０による風路切替部４０の動作制御に特徴を有しているので、以下、演算・制御部５０が行う動作制御について、図１−１または図２−１〜図２−４で用いた参照符号を適宜引用しつつ図３〜図５を参照して詳述する。

図３は、図１−１および図１−２に示した全熱交換換気装置が運転を開始してから運転を終了するまでの間に演算・制御部が行う動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、全熱交換換気装置７０（図１−１参照）が運転を開始してから運転を終了するまでの間に、演算・制御部５０がステップＳ１〜Ｓ６、ステップＳ１０、およびステップＳ４０を適宜行う。

最初に行われるステップＳ１では、第２室内側温度センサ４５（図１−１参照）の検知温度を基に、該第２室内側温度センサ４５を構成しているサーミスタの電気抵抗値が全熱交換換気装置７０のメーカの指定範囲内にあるか否かを演算・制御部５０が判断する。当該電気抵抗値が指定範囲内にある、すなわち正常であると判断されたときにステップＳ２に進み、指定範囲内にない、すなわち故障中であると判断されたときには後述するステップＳ４に進む。

ステップＳ２では、室外側温度センサ４７（図１−１参照）の検知温度を基に、該室外側温度センサ４７を構成しているサーミスタの電気抵抗値が全熱交換換気装置７０のメーカの指定範囲内にあるか否かを演算・制御部５０が判断する。当該電気抵抗値が指定範囲内にある、すなわち正常であると判断されたときに後述するステップＳ１０に進み、指定範囲内にない、すなわち故障中であると判断されたときにはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、第１室内側温度センサ４３（図１−１参照）の検知温度を基に、該第１室内側温度センサ４３を構成しているサーミスタの電気抵抗値が全熱交換換気装置７０のメーカの指定範囲内にあるか否かを演算・制御部５０が判断する。当該電気抵抗値が指定範囲内にある、すなわち正常であると判断されたときに後述するステップＳ４０に進み、指定範囲内にない、すなわち故障中であると判断されたときにはステップＳ４に進んで、指令入力部６０のディスプレイ５９（図２−４参照）にセンサ異常が生じたことを示すメッセージを表示させる。

センサ異常が生じると、全熱交換換気装置７０は熱交換換気モードおよび普通換気モードのいずれか一方のモードでしか運転できなくなるので、ユーザにどちらかのモードを指定してもらう。これにより、単一換気モードで運転するステップＳ５に進む。この後、全熱交換換気装置７０の運転終了（停止）を指示する指令が指令入力部６０から入力されたか否かを演算・制御部５０が判断するステップＳ６に進む。そして、ステップＳ６で運転終了を指示する指令は入力されていないと判断されたときにはステップＳ１に戻って該ステップＳ１以降を繰り返し、運転終了を指示する指令が入力されたと判断されたときには給気ファン３０および排気ファン３５を停止させて運転を終了する。

一方、前述したステップＳ２で室外側温度センサ４７のサーミスタの電気抵抗値が指定範囲内にあると判断されてステップＳ１０に進んだとき、すなわちステップＳ１，Ｓ２を行って第２室内側温度センサ４５および室外側温度センサ４７の両方が正常であると判断されたときには、第１自動換気アルゴリズムを演算・制御部５０が実行する。この第１自動換気アルゴリズムでは、正常であると判断された２つの温度センサ４５，４７の各検知結果を用いて演算・制御部５０が風路切替部４０（図１−１参照）の動作を制御して、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える。

また、前述したステップＳ３で第１室内側温度センサ４３のサーミスタの電気抵抗値が指定範囲内にあると判断されてステップＳ４０に進んだとき、すなわちステップＳ１〜Ｓ３を行って室外側温度センサ４７は故障しているが第２室内側温度センサ４５および第１室内側温度センサ４３は正常であると判断されたときには、第２自動換気アルゴリズムを演算・制御部５０が実行する。この第２自動換気アルゴリズムでは、正常であると判断された２つの温度センサ４３，４５の各検知結果と全熱交換素子１５での熱交換効率とを用いて演算・制御部５０が風路切替部４０の動作を制御して、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える。

図４は、上述した第１自動換気アルゴリズムで演算・制御部が行う動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、演算・制御部５０（図１−１参照）がステップＳ１１〜Ｓ３０のうちの所定のステップを行って、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える。

最初に行われるステップＳ１１では、演算・制御部５０が給気ファン３０、排気ファン３５、および風路切替部４０それぞれの動作を制御して、全熱交換換気装置７０（図１−１参照）のメーカにより予め設定された換気運転、すなわち熱交換換気運転および普通換気運転のいずれか一方を開始する。ただし、第１自動換気アルゴリズムを実行した後に図３に示したステップＳ６に進み、その後、運転を終了することなく再び第１自動換気アルゴリズムを実行する際には、前回の第１自動換気アルゴリズムで最終的に行った換気運転を当該ステップＳ１１で開始する。

ステップＳ１２では、演算・制御部５０が第１のタイマを所定時間にセットする。上記第１のタイマにセットされる時間は、熱交換換気運転と普通換気運転との切り替えを行うか否かの判断動作をするまでの最大時間間隔であり、全熱交換換気装置７０のメーカにより予め設定される。第１のタイマは、例えば演算・制御部５０に予め設けられる。

ステップＳ１３では、全熱交換換気装置７０の現在の換気運転が熱交換換気運転であるか否かを演算・制御部５０が判断する。熱交換換気運転であると判断されたときにはステップＳ１４に進み、熱交換換気運転ではない、すなわち普通換気運転であると判断されたときにはステップＳ２０に進む。以下、ステップＳ１４〜Ｓ１９について説明した後に、ステップＳ２０〜Ｓ３０について説明する。

ステップＳ１４では、室外側温度センサ４７（図１−１参照）の検知温度Ｔｘが条件値Ｔａ以上であることが所定時間内、すなわち上記第１のタイマにセットされた時間内に検出されたか否かを演算・制御部５０が判断する。条件値Ｔａは、外気冷房を行うことが適当であると考えられる外気の最低温度であり、全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。演算・制御部５０は、第１自動換気アルゴリズムを実行している間、室外側温度センサ４７が検知温度Ｔｘを伝えてくる毎に該検知温度Ｔｘと条件値Ｔａとの大小比較を行う。

検知温度Ｔｘが条件値Ｔａ以上であることが上記の時間内に検出されたとステップＳ１４で判断されたときにはステップＳ１５に進み、上記時間内に検出されなかったと判断されたときにはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１５では、第２室内側温度センサ４５（図１−１参照）の検知温度Ｔｙが条件値Ｔｂ以上であるか否かを演算・制御部５０が判断する。条件値Ｔｂは、外気冷房を行うことが適当であると考えられる室内空気の最低温度であり、該条件値Ｔｂは前述の条件値Ｔａよりも低温である。条件値Ｔｂは全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて、記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。演算・制御部５０は、第１自動換気アルゴリズムを実行している間、第２室内側温度センサ４５が検知温度Ｔｙを伝えてくる毎に該検知温度Ｔｙと条件値Ｔｂとの大小比較を行う。

検知温度Ｔｙが条件値Ｔｂ以上ではない、すなわち条件値Ｔｂ未満であるとステップＳ１５で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、検知温度Ｔｙが条件値Ｔｂ以上であると判断されたときにはステップＳ１６に進んで、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘと第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙとの差が条件値ΔＴβよりも大きいか否かを演算・制御部５０が判断する。上記の条件値ΔＴβは、外気冷房を行うことが適当であると考えられる外気と室内空気との最小温度差であり、全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

検知温度Ｔｘと検知温度Ｔｙとの差が条件値ΔＴβよりも大きくない、すなわち条件値ΔＴβ以下であるとステップＳ１６で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、条件値ΔＴβよりも大きいと判断されたときにはステップＳ１９に進んで演算・制御部５０が風路切替部４０の動作を制御し、全熱交換換気装置７０の運転を熱交換換気運転から普通換気運転に切り替えた後に、図３に示したステップＳ６に進む。

また、検知温度Ｔｘが条件値Ｔａ以上であることが前述の所定時間内に検出されなかったとステップＳ１４で判断されてステップＳ１７に進んだときには、第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙが前述の条件値Ｔｂ以上であるか否かを当該ステップＳ１７で演算・制御部５０が判断する。

検知温度Ｔｙが条件値Ｔｂ以上ではない、すなわち条件値Ｔｂ未満であるとステップＳ１７で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、検知温度Ｔｙが条件値Ｔｂ以上であると判断されたときにはステップＳ１８に進む。

ステップＳ１８では、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘと第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙとの差が、条件値ΔＴαよりも大きく前述の条件値ΔＴβよりも小さい範囲内にあるか否かを演算・制御部５０が判断する。上記の条件値ΔＴαは、普通換気を行うことが適当であると考えられる外気と室内空気との最小温度差であり、前述の条件値ΔＴβよりも小さな値である。条件値ΔＴαは全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて、記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

検知温度Ｔｘと検知温度Ｔｙとの差が、条件値ΔＴαよりも大きく条件値ΔＴβよりも小さい範囲内にはないとステップＳ１８で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、上記の範囲内にあると判断されたときには前述のステップＳ１９に進んで、演算・制御部５０が全熱交換換気装置７０の運転を熱交換換気運転から普通換気運転に切り替え、その後、図３に示したステップＳ６に進む。

一方、前述したステップＳ１３で全熱交換換気装置７０の現在の換気運転が熱交換換気運転ではない、すなわち普通換気運転であると判断されてステップＳ２０に進んだときには、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘが前述の条件値Ｔａ以上であることが所定時間内、すなわち第１のタイマにセットされた時間内に検出されたか否かを当該ステップＳ２０で演算・制御部５０が判断する。そして、検知温度Ｔｘが条件値Ｔａ以上であることが上記時間内に検出されたとステップＳ２０で判断されたときにはステップＳ２１に進み、上記時間内に検出されなかったと判断されたときにはステップＳ２５に進む。

ステップＳ２１では、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘが第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙ以上であるか否かを演算・制御部５０が判断する。検知温度Ｔｘが検知温度Ｔｙ以上であると判断されたときにはステップＳ３０に進んで演算・制御部５０が風路切替部４０の動作を制御し、全熱交換換気装置７０の運転を普通換気運転から熱交換換気運転に切り替える。

また、ステップＳ２１で検知温度Ｔｘが検知温度Ｔｙ以上ではない、すなわち検知温度Ｔｙ未満であると判断されたときにはステップＳ２２に進んで、第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙが条件値Ｔｃ以下であるか否かを演算・制御部５０が判断する。上記の条件値Ｔｃは、熱交換換気を行うことが適当であると考えられる室内空気の最低温度である。この条件値Ｔｃは前述した条件値Ｔｂよりも低温で、前述した条件値ΔＴβよりも大きな値であり、全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

ステップＳ２２で検知温度Ｔｙが条件値Ｔｃ以下であると判断されたときにはステップＳ３０に進んで、演算・制御部５０が全熱交換換気装置７０の運転を普通換気運転から熱交換換気運転に切り替え、条件値Ｔｃ以下ではない、すなわち条件値Ｔｃよりも高温であると判断されたときにはステップＳ２３に進んで、普通換気運転の開始から所定時間が経過したか否かを演算・制御部５０が判断する。演算・制御部５０は、当該時間を計測する第２のタイマを有している。該第２のタイマにより計測される時間の長さは、全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

普通換気運転の開始から未だ所定時間が経過していないとステップＳ２３で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、所定時間が経過したと判断されたときにはステップＳ２４に進んで、第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙが前述した条件値Ｔｂ未満であるか否かを演算・制御部５０が判断する。条件値Ｔｂ未満ではない、すなわち条件値Ｔｂ以上であると判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、条件値Ｔｂ未満であると判断されたときにはステップＳ３０に進んで演算・制御部５０が風路切替部４０の動作を制御し、全熱交換換気装置７０の運転を普通換気運転から熱交換換気運転に切り替える。

一方、前述した検知温度Ｔｘが条件値Ｔａ以上であることが所定時間内に検出されなかったとステップＳ２０で判断されたときにはステップＳ２５に進み、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘが第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙ以上であるか否かを演算・制御部５０が判断する。検知温度Ｔｘが検知温度Ｔｙ以上であると判断されたときにはステップＳ３０に進んで演算・制御部５０が全熱交換換気装置７０の運転を普通換気運転から熱交換換気運転に切り替え、検知温度Ｔｘが検知温度Ｔｙ以上ではない、すなわち検知温度Ｔｙ未満であると判断されたときにはステップＳ２６に進んで、第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙが前述の条件値Ｔｃ以下であるか否かを演算・制御部５０が判断する。

検知温度Ｔｙが条件値Ｔｃ以下であるとステップＳ２６で判断されたときにはステップＳ３０に進んで、演算・制御部５０が全熱交換換気装置７０の運転を普通換気運転から熱交換換気運転に切り替え、条件値Ｔｃ以下ではない、すなわち条件値Ｔｃよりも高温であると判断されたときにはステップＳ２７に進んで、普通換気運転の開始から所定時間が経過したか否かを演算・制御部５０が判断する。上記の所定時間は前述したステップＳ２３での「所定時間」と同じ長さであり、第２のタイマにより計測される。該第２のタイマにより計測される時間の長さは全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて、記憶部（図示せず）に予め格納される。当該記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

普通換気運転の開始から未だ所定時間が経過していないとステップＳ２７で判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、所定時間が経過したと判断されたときにはステップＳ２８に進んで、第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙが前述した条件値Ｔｂ未満であるか否かを演算・制御部５０が判断する。条件値Ｔｂ未満ではない、すなわち条件値Ｔｂ以上であると判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、条件値Ｔｂ未満であると判断されたときにはステップＳ２９に進む。

ステップＳ２９では、室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘと第２室内側温度センサ４５の検知温度Ｔｙとの差が前述の条件値ΔＴβより大きいか否かを演算・制御部５０が判断する。検知温度Ｔｘと検知温度Ｔｙとの差が条件値ΔＴβよりも大きくない、すなわち条件値ΔＴβ以下であると判断されたときには図３に示したステップＳ６に進み、条件値ΔＴβよりも大きいと判断されたときにはステップＳ３０に進んで、演算・制御部５０が全熱交換換気装置７０の運転を熱交換換気運転から普通換気運転に切り替え、その後、図３に示したステップＳ６に進む。

以上説明したように、第１自動換気アルゴリズムでは、正常であると判断された第２室内側温度センサ４５および室外側温度センサ４７それぞれの検知温度を用いて演算・制御部５０が風路切替部４０の動作を制御し、全熱交換換気装置７０の運転を熱交換換気運転と普通換気運転とに自動的に切り替える。

図５は、図３に示したステップＳ４０で演算・制御部が実行する第２自動換気アルゴリズムでの動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。同図に示す例では、演算・制御部５０（図１−１参照）がステップＳ１１〜Ｓ３０およびステップＳ４１〜Ｓ４３のうちの所定のステップを行って、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替える。ステップＳ４１〜Ｓ４３は図示の例に固有のステップである。ステップＳ１１〜Ｓ３０は図４に示したステップＳ１１〜Ｓ３０と同じものであるので、ここではその説明を省略する。

上記の各ステップＳ４１〜Ｓ４３は、ステップＳ１１とステップＳ１２との間に行われる。ステップＳ４１では、全熱交換換気装置７０の現在の換気運転が熱交換換気運転か否かを演算・制御部５０が判断する。熱交換換気運転であると判断されたときにはステップＳ４２に進み、熱交換換気運転ではない、すなわち普通換気運転であると判断されたときにはステップＳ４３に進む。

ステップＳ４２では、第１室内側温度センサ４３（図１−１参照）の検知結果を変数の１つとして用いて、前述したステップＳ２（図３参照）で故障中と判断された室外側温度センサ４７（図１−１参照）が正常であるとしたときの検知温度Ｔｘ、すなわち外気の温度を演算・制御部５０が算出する。具体的には、第１室内側温度センサ４３の検知温度Ｔｚと、第２室内側温度センサ４５（図１−１参照）の検知温度Ｔｙと、全熱交換素子１５での熱交換効率を比に換算した値ｎとを用いて、次式（ｉ）により検知温度Ｔｘを算出する。
Ｔｘ＝（Ｔｚ−Ｔｙ・ｎ）／（１−ｎ） …（ｉ）

なお、例えば全熱交換換気装置７０の熱交換効率が７０％のときの「ｎ」の値は、全熱交換素子１５での熱交換効率も７０％となるので０．７となる。当該ｎの値は、全熱交換換気装置７０のメーカにより設定されて記憶部（図示せず）に予め格納されるか、指令入力部６０（図２−４参照）からユーザにより入力されて記憶部（図示せず）に格納される。「ｎ」の値が格納される記憶部は、例えば演算・制御部５０に設けられる。

ステップＳ４３では、前述したステップＳ２（図３参照）で故障中と判断された室外側温度センサ４７（図１−１参照）が正常であるとしたときの検知温度Ｔｘ、すなわち外気の温度を、第１室内側温度センサ４３の検知温度Ｔｚを用いて演算・制御部５０が算出する。具体的には、検知温度Ｔｘを検知温度Ｔｚに置き換える。

この後、熱交換換気運転中はステップＳ４２で算出した検知温度を室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘとして用い、普通換気運転中はステップＳ４３で求めた検知温度を室外側温度センサ４７の検知温度Ｔｘとして用いて、演算・制御部５０が前述のステップＳ１１〜Ｓ３０を行う。

第２自動換気アルゴリズムでは、正常であると判断された第１室内側温度センサ４３の検知温度と全熱交換素子１５での熱交換効率とを用いて、演算・制御部５０が外気の温度を算出し、該外気の温度と第２室内側温度センサ４５の検知温度とを用いて、熱交換換気運転から普通換気運転への自動切替えを行う。また、第１室内側温度センサ４３の検知温度と第２室内側温度センサ４５の検知温度とを用いて、普通換気運転から熱交換換気運転への自動切替えを行う。したがって、室外側温度センサ４７が故障していても、演算・制御部５０は風路切替部４０の動作を制御して、全熱交換換気装置７０の運転を熱交換換気運転と普通換気運転とに自動的に切り替える。

このようにして全熱交換換気装置７０は第２自動換気アルゴリズムを実行することができるので、外気の温度を計測ないし検知できなくてもその運転を熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えることができる。室内よりも厳しい環境に曝される外気風路ＯＦの吸い込み口（外気吸い込み口２０ａ；図１−１参照）近傍に温度センサ（室外側温度センサ４７）を設けることが必須の要件ではなくなる。勿論、室外側温度センサ４７が正常である間は、その検知温度と第１室内側温度センサ４３の検知温度と第２室内側温度センサ４５の検知温度とを用いて、熱交換換気運転と普通換気運転との自動切替をより適切に行うことができる。

以上、本発明の全熱交換換気装置について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。本発明の全熱交換換気装置は、上述した第２自動換気アルゴリズムを実行することができるものであればよく、その構造は適宜選定可能である。また、室外側温度センサは省略することも可能である。ただし、熱交換換気運転と普通換気運転との自動切替をより適切に行うという観点からは、室外側温度センサを設け、該室外側温度センサが正常な間は第１自動換気アルゴリズムを実行することが好ましい。

第１自動換気アルゴリズムでの演算・制御部の制御内容は、第２室内側温度センサの検知温度と室外側温度センサの検知温度とを用いて風路切替部の動作を制御し、結果として熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えるものであればよく、その具体的な制御内容や制御方法は適宜選定可能である。

同様に、第２自動換気アルゴリズムでの演算・制御部の制御内容は、第１室内側温度センサの検知結果と第２室内側温度センサの検知結果と全熱交換素子での熱交換効率とを用いて外気の温度を算出し、該算出結果と第１室内側温度センサの検知結果と第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて風路切替部の動作を制御して、熱交換換気運転と普通換気運転とを自動的に切り替えるものであればよく、その具体的な制御内容や制御方法は適宜選定可能である。本発明の全熱交換換気装置については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。

この発明の全熱交換換気装置は、ヒトが居住する室内の空気調和を行う換気装置として、あるいは発熱体を収容した箱体ないし部屋の空気調和を行う換気装置として用いることができる。

本発明の全熱交換換気装置の一例での熱交換換気時の様子を概略的に示す部分縦断面図である。 図１−１に示した全熱交換換気装置での普通換気時の様子を概略的に示す部分縦断面図である。 図１−１に示した全熱交換換気装置が有する指令入力部を概略的に示す拡大図である。 図１−１に示した全熱交換換気装置が有する指令入力部を概略的に示す他の拡大図である。 図１−１に示した全熱交換換気装置が有する指令入力部を概略的に示す更に他の拡大図である。 図１−１に示した全熱交換換気装置が有する指令入力部を概略的に示す更に他の拡大図である。 図１−１および図１−２に示した全熱交換換気装置が運転を開始してから運転を終了するまでの間に演算・制御部が行う動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。 図３に示した第１自動換気アルゴリズムで演算・制御部が行う動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。 図３に示した第２自動換気アルゴリズムで演算・制御部が行う動作制御の一例を概略的に示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 筐体
１５ 全熱交換素子
２０ａ 外気吸い込み口（外気風路の吸い込み口）
２０ｂ 外気吹き出し口（外気風路の吹き出し口）
２５ａ 室内空気吸い込み口（室内空気風路の吸い込み口）
２５ｂ 室内空気吹き出し口（室内空気風路の吹き出し口）
３０ 給気ファン
３５ 排気ファン
４０ 風路切替部
４３ 第１室内側温度センサ
４５ 第２室内側温度センサ
４７ 室外側温度センサ
５０ 演算・制御部
６０ 指令入力部
７０ 全熱交換換気装置
ＯＦ 外気風路
ＩＦ 室内空気風路
ＴＦ 熱交換風路
ＢＦ バイパス風路

Claims (3)

1. 外気を取り込んで室内に吹き出す外気風路の途中に全熱交換素子を配置すると共に室内空気を取り込んで室外に吹き出す室内空気風路の途中に風路切替部を配置し、外気の温度と室内空気の温度とに基づいて前記風路切替部の動作を演算・制御部により制御して、前記室内空気が前記全熱交換素子を経由する熱交換風路と前記全熱交換素子を迂回するバイパス風路とに前記室内空気風路を切り替える全熱交換換気装置であって、
   前記外気風路での吹き出し口近傍に設けられた第１室内側温度センサと、
   前記室内空気風路での吸い込み口近傍に設けられた第２室内側温度センサと、
   を備え、
   前記演算・制御部は、前記第１室内側温度センサおよび前記第２室内側温度センサの各々の検知結果と前記全熱交換素子での熱交換効率とを用いて前記外気の温度を算出し、該算出結果と、前記第１室内側温度センサの検知結果と、前記第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて前記風路切替部の動作を制御する、
   ことを特徴とする全熱交換換気装置。
2. 前記外気風路での吸い込み口近傍に設けられた室外側温度センサを更に備え、
   前記演算・制御部は、前記室外側温度センサが正常なときには該室外側温度センサの検知結果と前記第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて前記風路切替部の動作を制御し、前記室外側温度センサが故障したときには、前記第１室内側温度センサおよび前記第２室内側温度センサの各々の検知結果と前記全熱交換素子での熱交換効率とを用いて前記外気の温度を算出し、該算出結果と、前記第１室内側温度センサの検知結果と、前記第２室内側温度センサの検知結果とに基づいて前記風路切替部の動作を制御する、
   ことを特徴とする全熱交換換気装置。
3. 前記演算・制御部への指令を入力する指令入力部を更に備え、
   前記演算・制御部は、前記全熱交換素子での熱交換効率を指定する指令が前記指令入力から入力されたときには、該指定された熱交換効率と前記第１室内側温度センサの検知結果と前記第２室内側温度センサの検知結果とを用いて前記外気の温度を算出する、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の全熱交換換気装置。

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