JP2015135199A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外温度が低下した際に、換気装置における凍結や結露を防止しつつ、室内の快適性を保って、空調負荷の増大を抑制できる換気装置を提供する。
【解決手段】室外給気口１から熱交換器２を介して室内給気口３に通じる給気風路２０と、室内排気口５から熱交換器２を介して室外排気口６に通じる排気風路２１と、給気風路２０内に設けられた給気送風機４と、排気風路２１内に設けられた排気送風機７と、給気風路２０内に流れる室外空気から室外温度を検出する室外温度センサー８と、給気送風機４および排気送風機７を制御し、氷点下の室外環境においては、室外温度センサー８により検出された室外温度に応じて、給気送風機４の回転数と排気送風機７の回転数の差が大きくなるように、給気送風機４および排気送風機７の何れか一方の回転数を制御する換気風量制御部１１。
【選択図】図１

Description

本発明は、室内空気と室外空気とを熱交換器で熱交換する換気装置に関するものである。

従来より、室内の空気調和の効率低下を抑制しつつ換気を行うために、室内空気と室外空気とを熱交換器で熱交換する換気装置が知られている。このような換気装置では、室内空気を熱交換器を介して室外へ排気する排気風路と、室外空気を熱交換器を介して室内へ給気する給気風路を有している。給気風路上の室内側に設置された給気送風機と排気風路上の室外側に設置された排気送風機とを運転することにより、室内空気と室外空気の間で熱交換を行いつつ換気を行う。

夏季においては、高温の室外空気と空気調和装置によって冷却された室内空気との間で熱交換が行われるため、室外空気は冷却されて室内へ給気される。逆に冬季においては、低温の室外空気と空気調和装置によって空調された暖かい室内空気との間で熱交換が行われるため、室外空気は暖められて室内へ給気される。

ここで、冬季において室外温度が著しく低下した場合、室内空気（排気側空気）が室外空気（給気側空気）によって冷却されることにより、室内空気の含有水蒸気が結露する場合がある。特に熱交換器内が氷点下となった場合、結露した水滴が凍結して排気風路が目詰まりを起こし、排気風量が低下するという課題があった。

また、室外の温度条件、換気装置の設置環境などによっては、換気装置の外表面で結露が発生して、天井裏などへ滴下する課題もあった。これらの結露および凍結を防止するための方法として、従来の換気装置においては、給気風路内に室外温度を検出する室外温度センサーを備え、この室外温度センサーにより検出された室外温度が第１設定温度以下で、第１設定温度よりさらに低い、第２設定温度を越えるときには、給気送風機を所定時間運転および停止を繰り返す間欠運転を実施し、検出された室外温度が第２設定温度以下であるときには、給気送風機を停止して第三種換気に切り替え、室外温度を検出するために、給気送風機を一定周期、最短時間低風量で運転する方法がある。

また、給気送風機の停止中に室内が負圧となった場合にも安定した換気を行うために、従来の換気装置では、換気装置以外に別途給気装置を設けて、給気送風機の停止中に給気装置のダンパーを開き、給気装置を経由して自然給気が行われるようにしている。これと合わせて換気装置の外郭に設置された設置場所用の温湿度検出器により、第１および第２設定温度を自動的に設定する方法も示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−７４９３７号公報

従来の換気装置では、室外温度が第１設定温度と第２設定温度の間にある場合には、給気送風機を間欠運転することによって室外空気の供給風量を抑制し、また、室外温度が第２設定温度以下の場合には、給気送風機を停止して室外空気の供給を止めるようにしている。この制御により、室内空気が室外空気により冷却されて結露するのを抑制し、また、室内空気によって熱交換器を温めることにより凍結を防止している。

しかしながら、給気送風機の停止中に安定した換気を行うためには、換気装置以外に別途給気装置を設ける必要があり、コストアップとなる。また、給気送風機の停止中に、換気装置とは別の経路から自然給気によって外気を取り入れることになるため、低温の外気が室内に吹き込むことになり、室内温度を低下させて快適性を損なったり、室内給気口の周辺で結露を発生させることが考えられる。特に給気送風機が運転から停止に切り替わる際には、急激な室内温度の低下により空調負荷を増大させる可能性がある。

また、室外温度が第２設定温度以下の場合には、室外温度を検出するために一定周期で給気送風機を最短時間低風量で運転しているが、これは、室外温度センサーが換気装置本体内の給気風路上に備えられているので、給気送風機を停止している状態では実際の室外の温度を正しく検出できないためである。これにより、実際の室外の温度が第２設定温度を上回っても、間欠運転に戻すのは、最大で検出周期時間が経過した後となる。室外温度センサーの設置位置を室外にすれば、給気送風機は停止したままでも、常に実際の室外温度を検出可能となるが、設置工事が困難となることやコスト増につながる。室外空気の供給を最低限に抑えるためには検出周期時間を長くする必要があり、室外の温度変化への追従が遅くなる。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、室外温度が低下した際に、換気装置における凍結や結露を防止しつつ、室内の快適性を保って、空調負荷の増大を抑制できる換気装置を得ることを目的とする。

本発明に係る換気装置は、室外給気口から熱交換器を介して室内給気口に通じる給気風路と、室内排気口から熱交換器を介して室外排気口に通じる排気風路と、給気風路内に設けられ、室外空気を室外給気口から吸引し、熱交換器を介して室内給気口から室内に給気する給気送風機と、排気風路内に設けられ、室内空気を室内排気口から吸引し、熱交換器を介して室外排気口から室外へ排気する排気送風機と、給気風路内に流れる室外空気から室外温度を検出する室外温度センサーと、給気送風機および排気送風機を制御し、氷点下の室外環境においては、室外温度センサーにより検出された室外温度に応じて、給気送風機の回転数と排気送風機の回転数との差が大きくなるように、給気送風機および排気送風機の何れか一方の回転数を制御する換気風量制御部とを備えたものである。

本発明によれば、氷点下の室外環境においては、室外温度センサーにより検出された室外温度に応じて、給気送風機の回転数と排気送風機の回転数との差が大きくなるように、給気送風機および排気送風機の何れか一方の回転数を制御する。この制御により、給気送風機および排気送風機の何れか一方の風量が変化するので、換気装置における凍結や結露を防止しつつ、室内の快適性を保つことができ、このため、空調負荷の増大を抑制することができ、消費電力を節約することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係る換気装置の構成を示す図。 従来技術における室外温度の変化と室外温度に応じて変化する風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態１における室外温度の変化と室外温度に応じて変化する風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態２における室外温度と風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態２における室外温度の変化と室外温度に応じて変化する風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態３に係る換気装置の構成を示す図。 本発明の実施の形態３における室外温度と風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態３における室外温度と風量との相関を示す図。 図７の変形例を示す室外温度と風量との相関を示す図。 図８の変形例を示す室外温度と風量との相関を示す図。 本発明の実施の形態４に係る換気装置の構成を示す図。 本発明の実施の形態４に係る換気装置の動作を示すフローチャート。

以下に、本発明に係る換気装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る換気装置の構成を示す図である。
図１において、換気装置は、室外給気口１（ＯＡ）と、室外給気口１に給気風路２０を介して連通される室内給気口３（ＳＡ）と、室内排気口５（ＲＡ）と、室内排気口５に排気風路２１を介して連通される室外排気口６（ＥＡ）と、給気風路２０と排気風路２１の交差部分に設置された熱交換器２と、室内給気口３側の給気風路２０内に設置された給気送風機４と、室外排気口６側の排気風路２１内に設置された排気送風機７とを備えている。

給気送風機４は、室外空気を室外給気口１から吸引し、熱交換器２を通して室内給気口３から室外空気を室内に供給する。排気送風機７は、室内空気を室内排気口５から吸引し、熱交換器２を通して室外排気口６から室内空気を室外に排出する。前述の換気装置で換気運転を行う場合、給気送風機４と排気送風機７とを運転し、熱交換器２によって、室内空気と室外空気とが熱交換される。この熱交換により、冬期には室内の熱の流出が抑えられ、夏季には室外からの熱の流入が抑えられる。

また、室外給気口１側の給気風路２０内には、室外温度を検出する室外温度センサー８が設置され、室内排気口５側の排気風路２１内には、室内温度を検出する室内温度センサー９が設置されている。室外温度センサー８により検出された室外温度および室内温度センサー９により検出された室内温度は、それぞれ制御回路１０に入力される。この制御回路１０には、給気送風機４および排気送風機７の回転数を制御して、換気風量を変更する換気風量制御部１１が備えられている。

前述した給気送風機４および排気送風機７は、ＤＣモーターによって駆動されることを想定している。従来の換気装置の給気送風機と排気送風機には、ＡＣモーターが主流として使用されている。そのＡＣモーターは、モーターの回転数の制御が一般的に数段階（例えば強、弱、微弱、停止）のノッチからの選択となっていて、風量を細密に制御することができない。このため、従来の換気装置では、給気風量を抑制するために間欠運転を行っている。一方、給気送風機４および排気送風機７にＤＣモーターを使用することで、風量制御の自由度が高くなり、例えば最大風量を１００％として、風量０％から１００％まで例えば１％単位あるいは１％より小さい単位で制御することができる。
なお、ＤＣモーターを使用した場合、最大風量で運転しているときの電力効率はＡＣモーターに劣るものの、回転数を落とした状態ではＤＣモーターのほうが消費電力を抑制できるため、近年では省エネの観点から換気装置にＤＣモーターを適用する例も増えてきている。

前記のように構成された換気装置においては、凍結、結露を防止するために、給気送風機４を停止させることなく、給気送風機４の回転数（風量）を室外温度に応じて制御するようにしている。ここで、室外温度センサー８により検出される室外温度をＴｏａとし、室外温度Ｔｏａの判定閾値として、第１の判定閾値Ｔ１（例えばＴ１＝−１０℃）とし、第１の判定閾値よりも低い、第２の判定閾値Ｔ２（例えばＴ２＝−１５℃）とする。この第１の判定閾値Ｔ１と第２の判定閾値Ｔ２は、予め換気風量制御部１１に設定されているものとする。なお、排気送風機７については、換気風量制御部１１によって室外温度に関係なく連続運転される。

次に、給気送風機４の制御について説明する。
例えば、Ｔｏａ＞Ｔ１のときには、凍結、結露を防止する必要がない温度域であるので、給気送風機４が連続運転となるように、制御回路１０内の換気風量制御部１１にて制御される。このときの給気送風機４の風量は、例えば最大風量１００％とする（これを「通常運転」という）。

Ｔ１≧Ｔｏａ＞Ｔ２のときには、給気送風機４が最大風量を１００％として風量Ａ％で連続運転となるように、換気風量制御部１１にて制御される。従来の換気装置において凍結、結露を防止するために、給気送風機を１時間（６０分）のうち１５分間停止し、残りの４５分間を最大風量で運転させる間欠運転を行った場合には、１時間あたりの給気風量の総量は、最大風量で連続運転した場合を１として、４５／６０＝０．７５となる。このことから、実施の形態１においては、給気送風機４の風量Ａ％を例えば７５％とすることにより、１時間あたりの給気風量の総量は、従来の換気装置で間欠運転を行った場合と等しくなり、凍結、結露に対して同等の効果が得られる（これを「第１の風量制御運転」という）。
すなわち、給気送風機４の風量を減少させることにより、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は、運転を続けるため、熱交換器２が排気によって温められ凍結を防止する。

Ｔ２≧Ｔｏａのときには、給気送風機４が最大風量を１００％として風量Ｂ％で連続運転となるように、換気風量制御部１１にて制御される。従来の換気装置において凍結、結露を防止するために、給気送風機を１時間のうち５５分停止し、残りの５分間を弱ノッチ（最大風量の５０％）でセンシングのために運転する場合には、１時間あたりの給気風量の総量は、最大風量で連続運転した場合を１として、（５／６０）÷２≒０．０４２となる。このことから、実施の形態１においては、給気送風機４の風量Ｂ％を例えば４．２％とすることにより、１時間あたりの給気風量の総量は、従来の換気装置で間欠運転を行った場合と等しくなり、凍結、結露に対して同等の効果が得られる（これを「第２の風量制御運転」という）。
すなわち、給気送風機４の風量を第１の風量制御運転よりもさらに減少させることにより、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は運転を続けるため、熱交換器２が排気によって温められ凍結を防止する。

以上のように制御を行うことによって、給気送風機４を停止することなく凍結、結露を防止できる。このため、全ての期間において、室外温度センサー８により検出された室外温度Ｔｏａは、実際の室外温度を反映した値となり、室外温度Ｔｏａの変化に素早く対応することが可能となる。

ここで、実施の形態１における給気送風機４の風量制御について、間欠運転で凍結・結露の防止を実施する従来の換気装置と比較して説明する。
図２は従来技術における室外温度の変化と室外温度に応じて変化する風量との相関を示す図、図３は本発明の実施の形態１における室外温度の変化と室外温度に応じて変化する風量との相関を示す図である。

図２および図３に示す両者で室外温度Ｔｏａは同一の変化となっている。つまり、室外温度Ｔｏａは、経過時間０．５ｈｒでＴ１を下回り、経過時間３ｈｒでＴ２を下回った後、再び上昇して、経過時間５．５ｈｒでＴ２を上回り、そして、経過時間６．５ｈｒでＴ１を上回る。

従来の換気装置は、図２に示すように、経過時間０ｈｒから経過時間０．５ｈｒまでは通常運転を実施し、経過時間０．５ｈｒから３ｈｒまでの期間、１５分停止・４５分運転の間欠運転を実施している。そして、経過時間３ｈｒから６ｈｒまで、給気５５分停止、５分センシング運転を実施した後、経過時間６ｈｒから６．５ｈｒまで再び１５分停止・４５分運転の間欠運転を実施して、経過時間６．５ｈｒから通常運転に復帰している。

一方、実施の形態１の換気装置は、図３に示すように、経過時間０ｈｒから０．５ｈｒまでは通常運転を実施し、経過時間０．５ｈｒから３ｈｒまでの期間、風量Ａ％の第１の風量制御運転を実施する。そして、経過時間３ｈｒから５．５ｈｒまで風量Ｂ％の第２の風量制御運転を実施した後、経過時間５．５ｈｒから６．５ｈｒまで再び風量Ａ％の第１の風量制御運転を実施し、経過時間６．５ｈｒから通常運転に復帰する。

従来の間欠運転では、経過時間５．５ｈｒの時点で室外温度ＴｏａがＴ２を上回っているにも関わらず、給気停止中のため制御モードを変更できないが、実施の形態１においては、経過時間５．５ｈｒで第１の風量制御運転に復帰しており、室外温度Ｔｏａの変化に素早く対応することが可能となっている。

なお、上記では、通常運転時の風量を最大風量（１００％）としたが、これに限らず、ユーザーが指定した風量とするようにしても良い。その場合、通常運転時の風量を１００％として、第１の風量制御運転の給気風量Ａ％、および第２の風量制御運転の風量Ｂ％を決定すれば、同様に制御を行うことが可能である。

また、通常運転時の風量が最大風量でない場合、給気送風機４の風量を減少させるかわりに、排気送風機７の風量を増大させる制御によっても同様の効果が得られる。

実施の形態２．
実施の形態１では、従来の換気装置で行っていた給気送風機の間欠運転を、単純に風量を低下させた連続運転に置き換えただけであるため、例えば室外温度Ｔｏａが第１の判定閾値Ｔ１を跨ぐように変化した際には、通常運転と第１の風量制御運転との間で制御が切り替わり、給気送風機４の風量が急激に変化する。同様に室外温度Ｔｏａが第２の判定閾値Ｔ２を跨ぐように変化した際には、第１の風量制御運転と第２の風量制御運転との間で制御が切り替わり、給気送風機４の風量が急激に変化する。その制御の切り替わりにより、給気送風機４の風量が急激に変化すると、室内温度が変動して空調負荷を増大させる可能性がある。

実施の形態２においては、給気送風機４の風量の変化を抑制するように、第１の風量制御運転において、最大風量のＡ％固定で連続運転するのではなく、室外温度Ｔｏａの変化に応じて給気送風機４の風量を制御するようにしている。例えば、室外温度Ｔｏａが低下した場合、徐々に給気送風機４の風量を低下させ、また、室外温度Ｔｏａが上昇した場合には、その風量を徐々に増加させるようにする。

実施の形態２に係る換気装置の構成は実施の形態１と同一であり、図１における制御回路１０の換気風量制御部１１の制御内容のみが異なる。

実施の形態１と同様に、換気風量制御部１１には、室外温度センサー８により検出された室外温度Ｔｏａの判定閾値として、第１の判定閾値Ｔ１（例えばＴ１＝−１０℃）と、第１の判定閾値Ｔ１よりも低い、第２の判定閾値Ｔ２（例えばＴ２＝−１５℃）が予め設定されている。

次に、実施の形態２における給気送風機４の風量制御について、図４を用いて説明する。なお、排気送風機７については、実施の形態１と同様に、室外温度Ｔｏａに関係なく連続運転される。
図４は本発明の実施の形態２における室外温度と風量との相関を示す図である。

Ｔｏａ＞Ｔ１の場合については、実施の形態１と同様に、給気送風機４が最大風量１００％にて連続運転となるように、制御回路１０内の換気風量制御部１１にて制御される（通常運転）。

Ｔ１≧Ｔｏａ＞Ｔ２のときは、図３に示すように、Ｔｏａ＞Ｔ１のときを最大風量１００％、Ｔ２≧Ｔｏａのときの風量をＢ％として、Ｔ１≧Ｔｏａ＞Ｔ２の間は室外温度Ｔｏａと風量の関係が一次関数となるように給気送風機４の風量を制御する。
具体的には、図３の関係を満たすように、換気風量制御部１１により、室外温度Ｔｏａから風量を算出しても良いし、適当な分解能例えば室外温度０．１℃刻み毎の風量をテーブルとして制御回路１０内に用意し、テーブルを参照することによって風量を求めて、給気送風機４を制御するようにしても良い。室外温度Ｔｏａが低下すると徐々に風量が制限され、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は運転を続けるため、熱交換器２が排気によって温められ凍結が防止される（第１の風量制御運転）。

Ｔ２≧Ｔｏａのときは、実施の形態１と同様に、給気送風機４が最大風量のＢ％で連続運転となるように、換気風量制御部１１にて制御される。これによって、給気送風機４を第１の風量制御運転よりもさらに減少させる第２の風量制御運転をすることにより、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は運転を続けるため熱交換器２が排気によって温められ凍結を防止する（第２の風量制御運転）。

前記のように制御を行うことによって、通常運転から第１の風量制御運転への切り替わり時には、風量が１００％のＡ％となり、第１の風量制御運転から第２の風量制御運転への切り替わり時には、風量がＡ％からＢ％となる。これにより、室外温度Ｔｏａが連続的に変化するのに応じて、給気送風機４の風量も連続的に変化することになり、凍結、結露を防止する際に、急激な給気送風機４の風量の変化を抑えることができる。

ここで、実施の形態２における給気送風機４の風量制御について、図５を用いて説明する。
図５は本発明の実施の形態２における室外温度の変化と室外温度に応じて制御される風量の相関を示す図である。

実施の形態２における給気送風機４は、図５に示すように、経過時間０ｈｒから経過時間０．５ｈｒまでは通常運転を実施し、風量１００％で運転する。経過時間０．５ｈｒから３ｈｒまでの期間、第１の風量制御運転を実施し、室外温度Ｔｏａの下降にあわせて風量が１００％からＢ％まで下降する。その後、経過時間３ｈｒから５．５ｈｒまでは、風量Ｂ％の第２の風量制御運転を実施し、そして、経過時間５．５ｈｒから６．５ｈｒまで再び第１の風量制御運転を実施し、室外温度Ｔｏａの上昇にあわせて風量がＢ％から１００％まで上昇する。経過時間６．５ｈｒから通常運転に復帰し、風量１００％とする。図５から分かるように、給気送風機４の風量は常に連続的な変化を行っており、急激な変化を防止している。これによって、室内温度の急激な変化による快適性の悪化や、空調負荷の増大を防ぐことが可能となる。

実施の形態３．
実施の形態２では、給気送風機４の風量の急激な変化を防止しているが、第１の風量制御運転を実施している期間の風量を平均しても、必ずしも実施の形態１の場合の風量Ａ％とは一致しないので、十分な凍結、結露防止の効果が得られない、あるいは不要な風量減少を行ってしまうおそれがある。そこで、実施の形態３では、その点を改善して、凍結、結露防止に必要な適切な風量で運転しつつ、なおかつ、風量の急激な変化を防止するようにしたものである。以下に実施の形態３について説明する。

図６は本発明の実施の形態３に係る換気装置の構成を示す図である。なお、図１と同じ要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

図６において、制御回路１０には、換気風量制御部１１の他に、制御パターン記憶部１２と、制御パターン選択部１３とが備えられている。制御パターン記憶部１２には、室外温度Ｔｏａから給気送風機４の風量を決定する複数の制御パターンが格納されている。制御パターン選択部１３は、室外温度センサー８により検出された室外温度Ｔｏａと第１の判定閾値Ｔ１および第２の判定閾値Ｔ２との関係から実際に制御に用いる制御パターンを一つ選択する。

制御パターンとは、例えば実施の形態２の図４に示すように、室外温度Ｔｏａと風量の関係を規定したものである。また、図４とは異なる制御パターンとして、例えば図７および図８に示すような制御パターンが考えられる。これらの制御パターンについては後述する。
図７は本発明の実施の形態３における室外温度と風量との相関を示す図、図８は本発明の実施の形態３における室外温度と風量との相関を示す図である。なお、図７および図８は、図４とは異なる制御パターンを示す一例である。

図７においては、室外温度Ｔｏａが第１の判定閾値Ｔ１に達すると、給気送風機４の風量が急峻に下降するようにし、室外温度Ｔｏａが第２の判定閾値Ｔ２の手前で、その風量が緩慢な変化となるようにしている。これにより、比較的、室外温度Ｔｏａが高い場合でも凍結、結露が起こりやすい環境下での制御に有利となっている。また、図８においては、図７とは逆に室外温度ＴｏａがＴ１に達すると、給気送風機４の風量がゆっくりと下降し円弧を描くように変化し、室外温度ＴｏａがＴ２の手前で、急峻な変化となるようにしている。これにより、凍結、結露が起こりにくい環境下において、給気送風機４の風量の確保を優先した制御となる。

図７および図８ともに、図４と同じくＴｏａ＞Ｔ１のときを最大風量１００％とし、Ｔ２≧Ｔｏａのときの風量をＢ％としている。また、室外温度Ｔｏａが低下するに連れて給気送風機４の風量を抑制するように制御する点でも図４と同じ特徴を持つ。このため、図４に示す制御パターンの代わりに、図７あるいは図８の何れかの制御パターンを用いた場合にも、室外温度Ｔｏａの変化に応じて給気送風機４の風量が連続的に変化するので、その風量の急激な変化を防止することができる。

前述した制御パターン記憶部１２には、例えば、標準パターン、凍結、結露防止を優先する第１の優先パターン、換気風量を優先する第２の優先パターンの３種類の制御パターンが格納されている。制御パターン選択部１３は、前述した３種類の制御パターンから何れか一つの制御パターンを選択する。ここで、標準パターンとしては、前述したように図４を、第１の優先パターンとしては図７を、第２の優先パターンとしては図８を用いている。

次に、実施の形態３における動作について説明する。
まず、制御パターン選択部１３により、制御パターン記憶部１２に格納されている標準パターン、第１の優先パターンおよび第２の優先パターンのうち、換気装置の設置環境などに応じて適切なパターンを選択しておく。具体的には、切換スイッチなどで選択する方法、あるいは室内と室外の温度および湿度などから自動的に設置環境を判別して選択する方法が考えられる。

なお、換気風量制御部１１には、実施の形態２と同様に、室外温度センサー８により検出された室外温度Ｔｏａの判定閾値として、第１の判定閾値Ｔ１（例えばＴ１＝−１０℃）と、第１の判定閾値よりも低い、第２の判定閾値Ｔ２（例えばＴ２＝−１５℃）が予め設定されている。なお、排気送風機７については、実施の形態１と同様に、室外温度に関係なく連続運転される。

Ｔｏａ＞Ｔ１のときには、実施の形態２と同様に、給気送風機４が例えば最大風量１００％にて連続運転となるように、換気風量制御部１１にて制御される（通常運転）。

Ｔ１≧Ｔｏａ＞Ｔ２のときには、制御パターン選択部１３により選択された制御パターンに基づいて、給気送風機４の風量を制御する。前述した３種類の制御パターンのうち何れの制御パターンが選択されている場合でも、室外温度Ｔｏａが低下すると徐々に給気送風機４の風量が制限され、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は運転を続けるため、熱交換器２が排気によって温められ凍結が防止される。ただし、選択した制御パターンによって、例えば、凍結、結露防止を優先する第１の優先パターン（図７参照）が選択されている場合には、標準パターン（図４参照）に比べて同じ室外温度Ｔｏａでも給気送風機４の風量がより少なくなる。また、換気風量を優先する第２の優先パターン（図８参照）では、逆に同じ室外温度Ｔｏａでも標準パターンに比べて、給気送風機４の風量が大きくなる（第１の風量制御運転）。

Ｔ２≧Ｔｏａのときは、実施の形態２と同様に、給気送風機４が最大風量のＢ％で連続運転となるように、換気風量制御部１１により制御される。これによって、給気送風機４の風量が第１の風量制御運転よりもさらに減少する第２の風量制御運転により、給気による排気の冷却が抑えられて結露が抑制される。また、排気送風機７は、前述のように運転を続けるため、熱交換器２が排気によって温められ凍結が防止される（第２の風量制御運転）。

以上のように実施の形態３においては、実施の形態２と同様に、給気送風機４が通常運転から第１の風量制御運転への切り替わり時には、風量が１００％のＡ％となり、給気送風機４が第１の風量制御運転から第２の風量制御運転への切り替わり時には、風量がＡ％からＢ％となる。これにより、室外温度Ｔｏａが連続的に変化するのに応じて、給気送風機４の風量も連続的に変化することになり、凍結、結露を防止する際に、急激な風量の変化を抑えることができる。

さらに、換気装置の設置環境などに応じて制御パターンを選択することによって、凍結、結露を防止する際に、十分な凍結、結露防止の効果が得られない、あるいは不要な風量減少を行ってしまうことを防止して適切な風量での運転が可能となる。

なお、図７および図８では、室外温度Ｔｏａと風量の関係が曲線となっているが、例えば図９および図１０に示すように、風量が途中で傾きの変わる複数の直線の組み合わせでも良い。図９は図７の変形例を示す室外温度と風量との相関を示す図、図１０は図８の変形例を示す室外温度と風量との相関を示す図である。

実施の形態４．
実施の形態３は、実際には凍結、結露が起こりやすい設置環境の場合に、誤って標準パターンあるいは換気風量を優先する第２の優先パターンの何れかが選択された場合には、十分な凍結、結露防止の効果が得られない可能性がある。そこで、実施の形態４では、このような場合にも確実に凍結、結露を防止できるようにしたものである。

図１１は本発明の実施の形態４に係る換気装置の構成を示す図である。なお、図６と同じ要素については同じ符号を用いて説明を省略する。

図１１において、制御回路１０には、換気風量制御部１１、制御パターン記憶部１２および制御パターン選択部１３の他に、風量補正部１４と、時間計測部１５とが備えられている。風量補正部１４は、過去の給気送風機４の風量に基づいて凍結、結露防止の制御を行うための風量制御値に対して補正を加える。また、時間計測部１５は、予め定められた一定の制御時間の間隔で、風量の制御を行うための時間の計測を行う。

次に、図１２のフローチャートを用いて動作を説明する。
図１２は本発明の実施の形態４に係る換気装置の動作を示すフローチャートである。
まず、フローチャート中で用いる制御パラメータについて説明する。
Ｆｓは、風量に相当する制御値であり、最大風量を１００％としたときの風量を％で表した値である。
Ｆｓ＿ｔｍｐは、風量に相当する仮制御値であって、Ｆｓと同じく風量に相当するが、実際に制御に用いるＦｓを決定するために一時的に用いられる。
Ｆｓｕｍは、第１の風量制御運転を継続している間の、風量の累計値に相当する量である。
ｎは、制御時間の間隔ｔｃを１周期として、第１の風量制御運転が何周期にわたって継続しているかを表す周期数である。
Ｆｍｅａｎは、第１の風量制御運転が継続している間の、風量の平均値に相当する量であって、Ｆｍｅａｎ＝Ｆｓｕｍ÷ｎで計算される。

ステップＳ１では、準備として、Ｆｓｕｍとｎをクリアする。ステップＳ１は、例えば換気装置の電源投入時あるいは運転開始時にのみ実行される初期化処理である。

ステップＳ２では、室外温度センサー８により検出された室外温度Ｔｏａを取得する。

ステップＳ３では、室外温度Ｔｏａと第１の判定閾値Ｔ１とを比較し、Ｔｏａ＞Ｔ１ならばステップＳ４（通常運転）へ進み、Ｔｏａ≦Ｔ１ならばステップＳ６へ進む。

まず、ステップＳ４へ進んだ場合について説明する。ステップＳ４からステップＳ５までが通常運転時の処理となっている。ステップＳ４では、ステップＳ１と同様にＦｓｕｍとｎをクリアする。その後、ステップＳ５では、Ｆｓを１００％に設定し、ステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４からステップＳ１５は、通常運転、第１の風量制御運転および第２の風量制御運転に共通の処理である。ステップＳ１４では、風量の制御値Ｆｓを実際の給気送風機４の制御に反映する。換気風量制御部１１によって、給気送風機４の風量がＦｓとなるよう制御される。

ステップＳ１５では、風量制御を制御時間の間隔ｔｃ毎に実施するため、時間計測部１５によって、経過時間がｔｃに達したかどうかを判定する。ｔｃに達していなければステップＳ１５に戻って判定を続け、経過時間がｔｃを経過したときにステップＳ２へと戻る。

次に、ステップＳ３からステップＳ６へと進んだ場合（Ｔ１≧Ｔｏａ）の処理について説明する。ステップＳ６では、室外温度Ｔｏａと第２の判定閾値Ｔ２とを比較し、Ｔｏａ＞Ｔ２ならばステップＳ７（第１の風量制御運転）へ進み、Ｔｏａ≦Ｔ２ならばステップＳ１２（第２の風量制御運転）へ進む。

ステップＳ７へ進んだ場合について説明する。ステップＳ７からステップＳ１１までが、第１の風量制御運転の処理となっている。ステップＳ７では、Ｆｓｕｍに現在の風量の制御値Ｆｓを加算した値でＦｓｕｍを更新し、周期数ｎをｎ＋１と更新する。その後、第１の風量制御運転中の風量の平均値ＦｍｅａｎをＦｓｕｍ÷ｎによって算出する。

続くステップＳ８では、室外温度Ｔｏａに基づいて、風量の仮制御値Ｆｓ＿ｔｍｐを決定する。実施の形態３と同様に、制御パターン選択部１３により選択された制御パターンに基づいて、室外温度Ｔｏａに対応した風量を決定するが、ここで決定した風量を直接風量の制御に用いることなく仮制御値Ｆｓ＿ｔｍｐとする。

続くステップＳ９では、風量の平均値Ｆｍｅａｎと、風量Ａ％を比較する。風量Ａ％は、第１の風量制御運転中、すなわちＴ１≧Ｔｏａ＞Ｔ２において連続運転を続けても凍結、結露を防止できる値となっている。Ｆｍｅａｎ＞Ａ％ならばステップＳ１０へ進み、Ｆｍｅａｎ≦Ａ％ならばステップＳ１０をスキップしてステップＳ１１へ進む。

ステップＳ１０では、風量補正部１４を用いて、仮制御値Ｆｓ＿ｔｍｐを、Ｆｓ＿ｔｍｐから予め定められた補正値Ｃを減算した値にて更新する。なお、補正値Ｃは、例えば、制御時間の間隔ｔｃが大きい場合には補正値Ｃを大きく、制御時間の間隔ｔｃが小さい場合には補正値Ｃを小さくなるように、適切な補正量を選択する。これによって給気送風機４の風量の平均値Ｆｍｅａｎが風量Ａ％よりも大きい場合には、給気送風機４の風量が減少する方向へ補正される。

続くステップＳ１１では、風量の制御値Ｆｓを仮制御値Ｆｓ＿ｔｍｐで更新し、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４以降の処理は前述のとおりである。

ステップＳ６からステップＳ１２へ進んだ場合について説明する。ステップＳ１２からステップＳ１３までが、第２の風量制御運転の処理となっている。ステップＳ１２では、ステップＳ１と同様にＦｓｕｍとｎをクリアする。続くステップＳ１３では、ＦｓをＢ％に設定し、ステップＳ１４へ進む。ステップＳ１４以降の処理は前述のとおりである。

以上のように実施の形態４においては、凍結、結露が起こりやすい設置環境の場合に、誤って制御パターンを標準パターンや換気風量を優先する第２の優先パターンとした場合に、第１の風量制御運転中の換気風量の平均値が風量Ａ％よりも小さくなる方向へ補正が働き、確実に凍結、結露防止を実施することが可能となる。

なお、給気送風機４の風量制御は、制御時間の間隔ｔｃ毎に１回行われるため、実施の形態２、３に比べて風量の変化の連続性は悪くなるが、間隔ｔｃを小さくすれば１回の制御で変化する風量は小さくなり、風量を連続的に制御することが可能である。

なお、実施の形態１、２、３、４では、給気送風機４の風量を室外温度Ｔｏａに応じて変化させるようにし、排気送風機７を連続運転するようにしているが、これに代えて、排気送風機７の風量を室外温度Ｔｏａに応じて変化させるようにし、給気送風機４を連続運転するようにしても、同様の効果が得られる。

１ 室外給気口、２ 熱交換器、３ 室内給気口、４ 給気送風機、５ 室内排気口、６ 室外排気口、７ 排気送風機、８ 室外温度センサー、９ 室内温度センサー、１０ 制御回路、１１ 換気風量制御部、１２ 制御パターン記憶部、１３ 制御パターン選択部、１４ 風量補正部、１５ 時間計測部、２０ 給気風路、２１ 排気風路。

Claims (6)

1. 室外給気口から熱交換器を介して室内給気口に通じる給気風路と、
   室内排気口から前記熱交換器を介して室外排気口に通じる排気風路と、
   前記給気風路内に設けられ、室外空気を前記室外給気口から吸引し、前記熱交換器を介して前記室内給気口から室内に給気する給気送風機と、
   前記排気風路内に設けられ、室内空気を前記室内排気口から吸引し、前記熱交換器を介して前記室外排気口から室外へ排気する排気送風機と、
   前記給気風路内に流れる室外空気から室外温度を検出する室外温度センサーと、
   前記給気送風機および前記排気送風機を制御し、氷点下の室外環境においては、前記室外温度センサーにより検出された室外温度に応じて、前記給気送風機の回転数と前記排気送風機の回転数との差が大きくなるように、前記給気送風機および前記排気送風機の何れか一方の回転数を制御する換気風量制御部と
   を備えたことを特徴とする換気装置。
2. 前記換気風量制御部は、前記給気送風機の回転数を制御する際に、前記室外温度が下がるにつれ、前記回転数を段階的に下がるように前記回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
3. 前記換気風量制御部は、前記給気送風機の回転数を制御する際に、前記室外温度が下がるにつれ、前記回転数が連続的に下がるように前記回転数を制御することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
4. 前記換気風量制御部は、前記回転数を異なるパターンで下げる複数の制御パターンが予め設定され、前記給気送風機の回転数を制御する際に、前記室外環境に応じて前記複数の制御パターンの中から一つの制御パターンを選択することを特徴とする請求項３記載の換気装置。
5. 前記換気風量制御部は、前記給気送風機の回転数を、予め定められた制御時間の間隔毎に変化させることを特徴とする請求項４記載の換気装置。
6. 前記給気送風機の回転数を制御する際に、予め定められた制御時間の間隔毎に、その制御時点以前の風量を積算し、その積算結果に基づいて前記回転数の変化量に補正を加える風量補正部を備えていることを特徴とする請求項５記載の換気装置。

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