JP4852791B2

JP4852791B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP4852791B2
Application number: JP2001085005A
Authority: JP
Inventors: 正樹豊島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2021-03-23
Also published as: JP2002286260A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、外気による冷房効果を利用した換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として例えば特開平３−１６４６３７号公報や特開平７−２１７９５６号公報に換気装置が開示されている。
まず、特開平３−１６４６３７号公報記載の「空調用換気装置」には、外気温度が室内温度よりも低い外気冷房条件の時に、室内温度と室内設定温度との偏差を最小にするように換気装置のモータを制御し、外気を室内に取り入れ、外気冷房効果を利用することが示されている。
ここで、吸気ファンを連結した可変速モータは、ＰＩＤ演算プログラムに従ってインバータ制御により速度制御される。
【０００３】
また、特開平７−２１７９５６号公報記載の「換気制御装置」には、屋外温度の方が室内温度よりも室内目標温度に近ければ、屋外から室内に吸気される空気の量を増大して空気の浄化を積極的に行い、これにより室内温度が室内目標温度に徐々に近づくので、冷房による消費エネルギーを節減できることが示されている。
ここで、吸気ファンのモータ回転数は、屋外温度に対応する回転数としてフル回転数の７０〜９０％の範囲に設定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の換気装置では、外気冷房効果を利用した換気制御において、室内目標温度に対する外気温度帯に応じた適切な換気風量制御は考慮されておらず、例えば外気温度が室内目標温度よりも十分低く、外気導入風量が小さくても十分な外気冷房効果が得られる場合でも、外気導入風量を大きく設定され、ファンの騒音が大きくなってしまう場合があるという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためにされたもので、外気冷房効果による空気調和機の冷房負荷削減効果と換気ファンの低騒音換気運転の両立が可能な換気装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る換気装置においては、室内と室外の換気を行い、換気風量の可変可能な換気手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、予め設定された室内設定温度と室外温度検出手段による室外温度との差に応じて換気手段による換気風量を可変させるものである。
【０００７】
また、空気調和機による冷房運転との併用運転時に、室内設定温度と前記室外温度検出手段による室外温度の差が所定温度以下の場合に、換気運転を停止または室内空気質維持に必要な最小の換気風量で運転するものである。
【０００８】
さらに、室内の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２検出手段を備え、予め決められたＣＯ２基準値とＣＯ２検出手段による二酸化炭素濃度との差に応じて換気手段による換気風量を可変させるものである。
【０００９】
また、室外の湿度を検出する室外湿度検出手段を備え、室外温度検出手段による室外温度および室外湿度検出手段による室外湿度が予め決められた室内設定温湿度に対して負荷となる温湿度領域では換気運転を停止するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す換気装置の構成図、図２はこの換気装置の換気制御を示すフローチャート、図３はこの換気装置の換気ファンの運転モード判定を示す図、図４はこの換気装置の換気制御を示す空気線図、図５はこの換気装置の換気ファンの運転モード毎のファン回転数を示す図である。
【００１１】
図１において、１は換気装置本体、２は排気ファン、３は吸気ファンであり、排気ファン２と吸気ファン３は同一軸にてモータ４に接続されており、室内の排気と吸気を同時に行う。また、モータ４は可変速であり、モータ４の回転数を変更することによって換気量を変化させる。５は室内温度センサ６により検知された室内温度、室外温度センサ７により検知された室外温度に基づいてモータ４の回転数を制御し、換気量を制御する制御装置である。８、９はそれぞれ壁を貫通した屋外との排気孔、吸気孔である。
【００１２】
次に、動作について図２のフローに沿って説明する。
まず、ステップＳ１にて制御装置５が室内温度センサ６および室外温度センサ７により室内温度および室外温度を読み込む。ステップＳ２では、あらかじめユーザーにより設定された室内設定温度Ｔsetと室外温度Ｔoとの差に基づいて排気ファン２および吸気ファン３の運転モードを選択し設定する。
【００１３】
この運転モードは図３に示すようにＴset−Ｔoがいずれの温度帯に属するかにより設定する。例えば０℃からＡ℃（および０℃以下）の温度帯であれば運転ＯＦＦ、Ａ℃からＢ℃の温度帯であればモード▲１▼、Ｂ℃からＣ℃の温度帯であればモード▲２▼、Ｃ℃からＤ℃の温度帯であればモード▲３▼、Ｄ℃以上の温度帯であればモード▲３▼を設定する。
ここで、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは任意に設定可能な温度であり、例えばＡ＝１℃、Ｂ＝２℃、Ｃ＝３℃、Ｄ＝４℃とする。
【００１４】
また、モード▲１▼、▲２▼、▲３▼は、例えばそれぞれ換気風量を大、中、小とした吸排気運転を示し、詳細は後述する。
なお、本実施の形態１の換気装置１では、空気調和機（図示せず）の冷房運転との併用運転を想定しているため、冷房運転との連動運転時に室外空気の導入による室内空調負荷の増大を防止するために、Ｔset−Ｔoが０℃からＡ℃（および０℃以下）の温度帯では換気装置１の運転をＯＦＦにする。
【００１５】
さらに、外気導入時の湿度について説明する。
図４の空気線図に示すように室外温度Ｔoが室内設定温度Ｔsetよりも低い条件であっても、外気の湿度によっては室内空気よりも外気の方が高エンタルピーのため外気を導入することにより空調負荷（図中のαゾーン）となってしまう場合がある。このため、室内設定湿度φsetをも考慮に入れた温湿度制御を行う場合には、Ｔset−Ｔoの差が所定値以下では換気運転を停止することにより、外気導入による空調負荷増大を抑えることができる。図４では、極力外気導入による空調負荷増大を抑えるために外気導入可否に室内目標温度からＡ℃の偏差を設け、図中のαゾーンでは、換気装置１の運転をＯＦＦにする。
【００１６】
なお、これまでの説明は、換気装置１の運転停止時において換気対象となる住宅（室内）の隙間などから侵入する自然換気量がＣＯ２（二酸化炭素濃度）濃度など室内空気質を良好に維持する上で必要な換気量を維持可能な場合を前提に説明している。このため室内設定温度Ｔsetと室外温度Ｔoの偏差がＡ℃と以下では換気装置１をＯＦＦとしているが、住宅の気密性が高く自然換気のみでは室内空気質を良好に維持できないような場合には、室内設定温度Ｔsetと室外温度Ｔoの偏差がＡ℃以下の場合にも吸排気ファンの風量設定を室内空気質維持に必要な最小風量とすることにより、室内空気質を良好に維持することができる。
【００１７】
次に、ステップＳ３について説明する。このステップＳ３では、ステップＳ２で判定された運転モードに基づき、室温Ｔrと室内設定温度Ｔsetとの差Ｔr−Ｔsetに応じてファン回転数を決定する。具体的には図５に示すように、ファン回転数は運転モードおよびＴr−Ｔsetに基づいて決定し、モータ４を制御する。
【００１８】
以上のように、室内設定温度に対する室外空気温度帯に応じて、適切な換気量制御を行うことにより外気冷房効果を最大限利用し、空気調和機による冷房空調負荷を低減できる。以下、その理論について説明する。
【００１９】
換気による冷房能力は次式で表される。
Ｑe＝Ｇair・Ｃｐ・ΔＴ
Ｑe：換気による冷房能力
Ｇair：換気空気質量流量
Ｃｐ：空気比熱
ΔＴ：室外空気と室内空気の温度差
【００２０】
ΔＴが小さい場合には、換気風量Ｇairを大きくすることによって、換気による冷房効果を高めることが可能となり、空気調和機の冷房入力を低く抑えることができる。このため、外気との温度差が小さい場合に換気風量を大きくすることによって、より大きな省エネ効果を得ることが可能となる。
【００２１】
また、室外空気温度が低く、特に室温Ｔrと室内設定温度Ｔsetとの差Ｔr−Ｔsetが小さい（空調負荷が小さい）場合には、図５に示すように省エネ効果を確保した上で導入外気風量を少なくすることにより、ファンの回転数を低く抑えることが可能となるため、低騒音化と省エネの両立が可能となる。
ここで、ファン回転数とファン騒音値は概略比例の関係にあるため、図３に示すように室内設定温度Ｔsetと室外温度Ｔoとの差に応じて、すなわち、室外温度Ｔoが低くなりＴset−Ｔoが大きくなるにつれて、モード▲１▼からモード▲２▼へ、さらにモード▲２▼からモード▲３▼へ変更することにより、各モード間の回転数差に概略比例した度合いで排気ファン２と吸気ファン３の低騒音化を図ることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２を示す換気装置の構成図、図７はこの換気装置の換気制御を示すフローチャートである。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。１０は換気装置１の室内側に設けられたＣＯ２（二酸化炭素）センサ、１１は室外側に設けられた室外湿度センサであり、それぞれ制御装置５にデータを出力する。
【００２３】
次に、動作について図７のフローに沿って説明する。
ステップＳ１からステップＳ３の動作について、上記実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
ステップＳ４により、ＣＯ２センサ１０により室内のＣＯ２濃度を測定し、予め決められた基準値０．１０[ｖｏｌ％]と比較する。そこで、基準値よりも高いと判断された場合には、ステップＳ５にて排気ファン２および吸気ファン３の換気風量を増加する（ステップＳ５）。これにより室内人員増加などによりＣＯ２濃度が上昇した場合にも換気量を増大させ、ＣＯ２濃度を低くし、良好な室内空気質環境を維持することが可能となる。なお、基準値に達した場合は、ステップＳ１へ戻る。
また、ステップＳ４にてＣＯ２濃度が基準値以下の場合は、ステップＳ１へ戻る。
【００２４】
また、図７のフローには示していないが、室内温度センサ６および室外湿度センサ１１により外気の温湿度を検出し、外気が図４の空気線図上のどの位置にあるのかを判定し、室内設定温湿度に対して空調負荷となるαゾーンの外気導入を避けるように、αゾーンでは換気装置１の運転をＯＦＦするように換気制御することにより、空調負荷増大となる高エンタルピー外気の侵入を防ぐことができ、これにより空気調和機冷房運転の省エネ効果を高めることができる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００２６】
室内と室外の換気を行い、換気風量の可変可能な換気手段と、室外温度を検出する室外温度検出手段とを備え、予め設定された室内設定温度と室外温度検出手段による室外温度との差に応じて換気手段による換気風量を可変させるので、室内設定温度に対する室外温度帯に応じた換気制御を行うことにより、空気調和機による冷房運転との併用運転を行った場合には空調負荷低減による省エネ効果が図れ、また、室内設定温度と室外温度との差が大きい場合には換気風量を抑えることにより、換気手段の低騒音化が可能となる。
【００２７】
また、空気調和機による冷房運転との併用運転時に、室内設定温度と前記室外温度検出手段による室外温度の差が所定温度以下の場合に、換気運転を停止または室内空気質維持に必要な最小の換気風量で運転するので、外気導入による空調負荷増大を抑えることができる。
【００２８】
さらに、室内の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２検出手段を備え、予め決められたＣＯ２基準値とＣＯ２検出手段による二酸化炭素濃度との差に応じて換気手段による換気風量を可変させるので、室内人員増加などによりＣＯ２濃度が上昇した場合にも換気量を増大することにより、良好な室内空気質環境を維持することができる。
【００２９】
また、室外の湿度を検出する室外湿度検出手段を備え、室外温度検出手段による室外温度および室外湿度検出手段による室外湿度が予め決められた室内設定温湿度に対して負荷となる温湿度領域では換気運転を停止するので、空調負荷増大となる高エンタルピー外気の侵入を防ぐことが可能となり、空気調和機による冷房運転の省エネ効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す換気装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す換気装置の換気制御を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１を示す換気装置の換気ファンの運転モードの判定を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す換気装置の換気制御を示す空気線図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す換気装置の換気ファンの運転モード毎のファン回転数を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態２を示す換気装置の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態２を示す換気装置の換気制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１換気装置本体、２排気ファン、３吸気ファン、４モータ、５制御装置、６室内温度センサ、７室外温度センサ、１０ＣＯ２センサ、１１室外湿度センサ。

Claims

室内と室外の換気を行い、換気ファンの回転数を変更することによって換気風量の可変可能な換気手段と、
室外温度を検出する室外温度検出手段と、
室温を検出する室温検出手段と、
予め設定された室内設定温度と前記室外温度検出手段による室外温度との差であって、前記差が大きくなる場合には換気風量を小とし、前記差が小さくなる場合には換気風量を大とするように設定された前記換気手段を制御する運転モードと、
を備え、
前記室内設定温度と前記室外温度との差に応じて前記運転モードを選択し、前記運転モードおよび前記室温と前記室内設定温度の差に応じて前記換気手段である換気ファンの回転数を変更することにより前記換気風量を可変させるとともに前記室温と前記室内設定温度の差が小さくなるほど前記換気ファンの回転数を低くして前記換気風量を少なくし、低騒音化することを特徴とする換気装置。
空気調和機による冷房運転との併用運転時に、室内設定温度と前記室外温度検出手段による室外温度の差が所定温度以下の場合に、換気運転を停止または室内空気質維持に必要な最小の換気風量で運転することを特徴とする請求項１記載の換気装置。
室内の二酸化炭素濃度を検出するＣＯ２検出手段を備え、
予め決められたＣＯ２基準値と前記ＣＯ２検出手段による二酸化炭素濃度との差に応じて前記換気手段による換気風量を可変させることを特徴とする請求項１または２記載の換気装置。
室外の湿度を検出する室外湿度検出手段を備え、
前記室外温度検出手段による室外温度および前記室外湿度検出手段による室外湿度が予め決められた室内設定温湿度に対して負荷となる温湿度領域では換気運転を停止することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の換気装置。