JPH0712382A - 換気用熱交換装置 - Google Patents

換気用熱交換装置

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JPH0712382A
JPH0712382A JP14996393A JP14996393A JPH0712382A JP H0712382 A JPH0712382 A JP H0712382A JP 14996393 A JP14996393 A JP 14996393A JP 14996393 A JP14996393 A JP 14996393A JP H0712382 A JPH0712382 A JP H0712382A
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air
exhaust
outside
ventilation
flow rate
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JP14996393A
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Kaoru Hamada
薫 浜田
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Kubota Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 換気対象域I,Pから外部へ排出する排気E
Aと、外部から換気対象域I,Pへ取り入れる外気OA
とを熱交換させる熱交換手段21を備える換気用熱交換
装置において、取り入れる外気OAの風量Qoを検出す
る外気量検出手段S1と、排出する排気EAの風量Qe
を検出する排気量検出手段S2と、それら外気OAと排
気EAの風量比Qo:Qeを調節する風量調節手段D1
とが設けられ、外気量検出手段S1及び排気量検出手段
S2の検出情報に基づいて、排気EAと外気OAの風量
比Qo:Qeが設定比になるように、風量調節手段D1
を作動させる制御手段Cが設けられている。 【効果】 換気対象域における内外圧力条件を所望の状
態に自動的に調整・維持できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、換気対象域から外部へ
排出する排気と、外部から前記換気対象域へ取り入れる
外気とを熱交換させる熱交換手段を備える換気用熱交換
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】上記の換気用熱交換装置は、換気対象域
に対する換気において、単独で、又は、換気対象域(温
調対象域でもある)に冷暖房を施す空調装置に接続した
状態で使用されるものであり、単独で使用する場合は、
換気対象域から外部へ排出する排気と外部から換気対象
域へ取り入れる外気とを熱交換させることにより、換気
対象域から排気とともに外部に排出される熱量(温熱又
は冷熱)を極力回収し、これにより、換気対象域の温熱
保温や冷熱保温を図りながら換気対象域を換気する。
【0003】又、空調装置に接続して使用する場合は、
空調装置から換気対象域へ供給する温調空気に外気を混
合する運転において、換気対象域から空調装置に戻る還
気の一部を排気として外部に排出する際に、その排気と
空調装置への取り入れ外気とを熱交換させて上記と同様
に熱回収することにより、省エネを図りながら換気対象
域に冷暖房と換気を施す。
【0004】ところで、従来、上記の如き換気用熱交換
装置では、換気対象域から外部へ排出する排気の風量
と、外部から換気対象域へ取り入れる外気の風量との風
量比については、人為のダンパ操作等により初期設定す
るだけであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
では、装備フィルタの目詰まりや、換気用ファンにおけ
るファン性能の経年変化、あるいは、接続空調装置の運
転形態の切り換え等により、排気と取り入れ外気との風
量比が変化して所期の設定比から外れ、このため、例え
ば、排気と外気量とを等しくするように初期設定したに
もかかわらず、排気量が外気量より少なくなって、換気
対象域(例えば一つの室)の空気圧(内圧)が換気対象
域の外部(例えば隣接する室や廊下等)の空気圧(外
圧)に対して高くなったり、逆に、排気量が外気量より
多くなって、換気対象域の空気圧(内圧)の方が外部の
空気圧(外圧)より低くなったりし、そして、内圧が外
圧より高くなった場合は、臭いやタバコの煙等の侵入を
嫌う外部に対し換気対象域内の臭いやタバコの煙等が漏
出するという不具合が発生したり、外圧が内圧より低く
なった場合は、換気用の取り入れ外気以外に外部から臭
気や煙、あるいは、隙間風が換気対象域に侵入するとい
う不具合が発生する等の問題があった。
【0006】又、クリーンルームや動物飼育室、あるい
は、実験室等を換気対象域とする場合で、所定排気先以
外の外部への換気対象域からの空気漏出を確実に防止し
たり、換気用取り入れ外気以外の外部からの換気対象域
への空気侵入を確実に防止したりすることを目的とし
て、初期の風量比設定で意図的に排気量と外気量に差を
付けて換気対象域の内圧と外圧とを異なるようにする場
合もあるが、このような場合でも上記従来技術では、上
述と同様の風量比変化に起因して所望内外圧条件の維持
が不確実になる問題があった。
【0007】本発明は、上記実情に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、排気と外気の風量比を所望の値
に安定的に維持できるようにして、上記の如き問題を解
消を図る点にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による換気用熱交
換装置の特徴構成は、取り入れる外気の風量を検出する
外気量検出手段と、排出する排気の風量を検出する排気
量検出手段と、それら外気と排気の風量比を調節する風
量調節手段とが設けられ、前記外気量検出手段及び前記
排気量検出手段の検出情報に基づいて、前記排気と前記
外気の風量比が設定比になるように、前記風量調節手段
を作動させる制御手段が設けられている点にある。
【0009】
【作用】本発明の特徴構成によれば、排気量検出手段に
よって検出される排気の風量と、外気量検出手段によっ
て検出される外気の風量との風量比が設定比(例えば
1:1、あるいは、所望の比率)になるように、制御手
段が風量調節手段を作動させ、これにより、排気と外気
とを熱交換させて温熱や冷熱を回収する換気用熱交換装
置において、換気対象域から排出する排気の風量と換気
対象域へ取り入れる外気の風量とが所望の設定比に自動
的に調整・維持される。
【0010】
【発明の効果】本発明の特徴構成によれば、例えば、排
気と外気の風量比を1:1に設定する場合は、フィルタ
の目詰まりやファン性能の経年変化、あるいは、接続空
調装置の運転形態切り換え等にかかわらず、その1:1
の設定風量比が保たれて、換気対象域(例えば一つの
室)の空気圧(内圧)が換気対象域の外部(例えば隣接
する室や廊下等)の空気圧(外圧)に対して高くなった
り低くなったりすることが回避され、従って、内圧が外
圧より高くなることで生じる不具合や逆に外圧が内圧よ
り低い場合に生じる不具合、すなわち、換気対象域内の
臭いやタバコの煙等が所定排気先以外の外部に漏出する
という不具合や、外部から換気用取り入れ外気以外の臭
気や煙、あるいは、隙間風が換気対象域に侵入するとい
う不具合を、夫々、確実に防止できる。
【0011】又、意図的に排気量と外気量に差を付けて
換気対象域の内圧と外圧とを異なるようにする場合も同
様に、フィルタの目詰まりやファン性能の経年変化、あ
るいは、接続空調装置の運転形態切り換え等にかかわら
ず、設定の風量比を安定的に保って、所望の内外圧条件
を確実に維持することができる。
【0012】しかも、本発明による換気用熱交換装置を
空調装置に接続して使用する場合においては、空調装置
側に排気と外気の風量比を調整するための装置・機構を
付加装備する必要がなく、換気用熱交換装置の接続だけ
で上記の作用・効果を得ることができ、空調装置が既設
のものである場合に特に有利となる。
【0013】
【実施例】次に実施例を説明する。
【0014】図9において、I,Pはインテリジェント
ビル等における換気対象域としてのインテリアゾーン、
及び、ペリメータゾーンであり、1は、これらインテリ
アゾーンI及びペリメータゾーンPに対する空調装置で
ある。
【0015】空調装置1は、室内ユニット1aと室外ユ
ニット1bとに機体を分割して、それらユニット1a,
1bを渡り冷媒配管2により互いに接続したセパレート
型のヒートポンプ式空調装置としてあり、基本的には、
インテリアゾーンI及びペリメータゾーンPからの合流
還気RAを室内ユニット1aでゾーン別に温度調整し
て、それら温調空気を各ゾーンI,Pに対する給気S
i,Spとして室内ユニット1aから各ゾーンI,Pへ
送出する。
【0016】そして、インテリアゾーンI及びペリメー
タゾーンPの夫々には、ゾーン内温度の検出に基づい
て、ゾーン内温度を設定温度に調整・維持するように各
ゾーンI,Pに対する給気量(給気Si,Spの風量)
を自動調整する変風量装置3を装備してある。
【0017】両ゾーンI,Pからの合流還気RAのうち
一部は排気EAとして外部に排出するとともに、室内ユ
ニット1aで温調する残りの還気RAに対しては排気量
に等しい外気OAを混合するようにしてあり、これによ
り、両ゾーンI,Pに対し冷暖房とともに換気を施す。
【0018】室内ユニット1aにおいて、4aはインテ
リアゾーンIに対する給気Siを温度調整する第1熱交
換器、4bはペリメータゾーンPに対する給気Spを温
度調整する第2熱交換器であり、5a,5bは各ゾーン
I,Pに対する給気Si,Spを温調後に加湿処理する
第1及び第2加湿器、6a,6bは各ゾーンI,Pに対
し給気Si,Spを送給する第1及び第2給気ファン、
ex1,ex2は夫々、電子膨張弁である。
【0019】一方、室外ユニット1bにおいて、4cは
外気OAを吸放熱対象とする室外熱交換器、6cは室外
熱交換器4cに対し外気OAを通風する室外ファン、C
mは冷媒圧縮機、Vcは四方弁、acはアキュムレータ
である。
【0020】第1及び第2熱交換器4a,4b、膨張弁
ex1,ex2、室外熱交換器4c、圧縮機Cm、アキ
ュムレータac、四方弁VcはヒートポンプHの主要構
成装置であり、これら構成装置にわたって圧縮機Cmに
より冷媒を循環させることで、第1及び第2熱交換器4
a,4bを温調機能させる。
【0021】上記の空調装置1は、ヒートポンプHにお
ける冷媒経路をバルブ操作により切り換えることで、冷
房運転及び暖房運転を選択的に実施でき、図9において
は、室外熱交換器4cを凝縮器として機能させるととも
に、第1及び第2熱交換器4a,4bの夫々を蒸発器と
して機能させる冷媒経路とすることで、室外熱交換器4
cを外気OAに対し放熱作用させながら、第1及び第2
熱交換器4a,4bにより各ゾーンI,Pに対する給気
Si,Spを冷却温調し、これにより、インテリアゾー
ンI及びペリメータゾーンPの夫々に冷房を施す運転状
態を示す。
【0022】すなわち、図9に示す運転状態では、圧縮
機Cmから吐出される高圧蒸気冷媒(図中、黒塗りの太
線で示す)を四方弁Vcを介し室外熱交換器4cに供給
して、この室外熱交換器4cで凝縮させ、続いて、室外
熱交換器4cから送出される凝縮液冷媒(図中、ハッチ
ングを施した太線で示す)を膨張弁ex1,ex2を介
し第1及び第2熱交換器4a,4bに分配供給して、こ
れら第1及び第2熱交換器4a,4bの夫々で凝縮液冷
媒を蒸発させ、そして、第1及び第2熱交換器4a,4
bから送出される蒸発後の低圧蒸気冷媒(図中、白抜き
の太線で示す)を合流させて四方弁Vc及びアキュムレ
ータacを介し圧縮機Cmに戻す。
【0023】図中7は、前述の還気RAの一部としての
排気EAと換気用の取り入れ外気OAとを熱交換させる
換気用熱交換装置としての熱交換ユニットであり、この
熱交換ユニット7での熱交換により、冷房では排気EA
の保有する冷熱を、また、暖房では排気EAの保有する
温熱を回収する。
【0024】図2に示すように、室内ユニット1aと上
記の熱交換ユニット7とは隣接状態に設置してあり、そ
れらユニット1a,7夫々のケーシングにおいて両ユニ
ット1a,7の隣接設置にあたり互いに対向接触させる
側壁部分(図中X−X線が対向接触部)には、室内ユニ
ット1aから熱交換ユニット7へ排気EAを導く第1連
通項8a、及び、熱交換ユニット7から室内ユニット1
aへ換気用外気OAを導く第2連通口8bを形成してあ
る。
【0025】室内ユニット1aの具体的ユニット構成と
しては、図2ないし図6(なお、図3、図4、図5は夫
々、図2におけるA−A線断面、B−B線断面、X−X
線断面を示す)に示すように、ケーシング上壁の還気口
9からユニット内に導入した還気RAを、前記の第1連
通口8aを介し排気EAとして熱交換ユニット7へ導出
するものと、ユニット内の還気室10に導入するものと
に分流し、そして、その還気室10において排気分流後
の導入還気RAと前記の第2連通口8bから導入する還
気用外気OAとを混合させるようにしてある。
【0026】また、還気室10において混合した還気R
Aと外気OAとの混合空気は、ユニット内底部の通風路
11を介して第1及び第2熱交換器4a,4bの夫々に
対し分流通風し、そして、これら第1及び第2熱交換器
4a,4bに対し通過させた空気(すなわち、各ゾーン
I,Pに対する給気Si,Sp)をユニット内上部に内
装の第1及び第2給気ファン6a,6bにより天板の第
1及び第2給気口12a,12bから各別に送出する構
成としてある。
【0027】13は、第1及び第2給気ファン6a,6
bの吸引作用により還気RA及び熱交換ユニット7から
の換気用外気OAが前記の還気室10内に取り入れられ
ることに対し、還気室10内への還気導入に抵抗を与え
る調整ダンパであり、この調整ダンパ13の開度調整に
より、還気導入に対する付与抵抗を変化させて還気室1
0内への還気導入量と外気導入量との比を調整(換言す
れば、各ゾーンI,Pへの給気Si,Sp中における換
気用外気量を調整)する。
【0028】なお、14は還気室10と第1熱交換器4
aの下流域とを短絡するバイパス路、15はこのバイパ
ス路14を開閉するバイパスダンパであり、通常の冷暖
房運転において、このバイパスダンパ15は閉じ状態と
する。
【0029】また、図中fは夫々、フィルタである。
【0030】16は運転制御器であり、この運転制御器
16は、各ゾーンI,Pへの給気Si,Spの温度を夫
々の設定給気温度に調整・維持するように第1及び第2
熱交換器4a,4bの温調出力を調整するとともに、変
風量装置3により給気Si,Spの風量が自動調整され
ることに対し、各ゾーンI,Pへの給気Si、Spの送
給静圧を設定圧に調整・維持するように第1及び第2給
気ファン6a,6bの出力を調整し、また、この給気量
調整に対して、熱交換ユニット7からの換気用外気OA
の導入量を所定の一定量に保つように、あるいは、調整
給気量に対し所定の一定比率に保つように前記の調整ダ
ンパ13を自動操作する。
【0031】一方、熱交換ユニット7については、天板
の外気口17から導入した外気OAを前記の第2連通口
8bに導く主外気路18aと、前記の第1連通口8aか
ら導入した排気EAを天板の排気口19に導く主排気路
20aとをユニット内に形成するとともに、それら主外
気路18aと主排気路20aとに跨がらせる配置で熱交
換手段としての全熱交換部21をユニット内に装備し、
これにより、通常の冷暖房運転において、室内ユニット
1aから第1連通口8aを介し熱交換ユニット7へ導入
した排気EAと、第2連通口8bを介し室内ユニット1
aへ送給すべき換気用外気として外気口17から取り入
れた外気OAとを全熱交換部21で熱交換させて、冷房
では導入排気EAの保有する冷熱を、また、暖房では導
入排気EAの保有する温熱を回収するようにしてある。
【0032】22は排気EAを室内ユニット1aから第
1連通口8aを介して熱交換ユニット7内へ吸引導入す
るとともに、ユニット内通過後の排気EAを排気口19
から送出する排気ファンであり、本実施例において、こ
の排気ファン22は常時一定出力で運転する。
【0033】D1は、排気ファン22を常時一定出力で
運転することに対し、その排気ファン22の吐出側での
開度調整により排気EAの風量Qeを調整する排気ダン
パであり、この排気ダンパD1は排気EAの風量Qeと
換気用外気OAの風量Qoとの風量比を調整する風量調
節手段として機能する。
【0034】18bは外気口17から取り入れた外気O
Aを全熱交換部21に対し通過させずに迂回させて第2
連通口8bへ導く外気バイパス路、20bは第1連通口
8aから導入した排気EAを全熱交換部21に対し通過
させずに迂回させて排気口19へ導く排気バイパス路で
あり、また、23は、外気口17からの取り入れ外気O
Aを前記の主外気路18aに対し通過させるか、前記の
外気バイパス路18bに対し通過させるかを選択する切
り換えダンパ、24は、同じく第1連通口8aからの導
入排気EAを前記の主排気路20aに対し通過させる
か、前記の排気バイパス路20bに対し通過させるかを
選択する切り換えダンパであり、取り入れ外気OAと排
気EAとを全熱交換部21で熱交換させる通常の冷暖房
において、これら切り換えダンパ23,24はともに閉
じ状態とする。
【0035】そして、この熱交換ユニット7において
は、換気用外気OAの風量Qoを検出する外気量検出手
段としての風量センサS1をユニット内の外気経路で第
2連通口8bの近傍に装備するとともに、排気EAの風
量を検出する排気量検出手段として、図7に示すように
排気ダンパD1の下流側静圧p1と排気ファン22の吸
入側静圧p2と差圧Δpを検出する差圧検出器S2を装
備してある。
【0036】また、図1に示すように、これら風量セン
サS1及び差圧検出器S2の検出情報に基づき排気ダン
パD1を作動させる制御手段として、排気ファン22を
一定出力で運転する際の上記差圧Δpと排気風量Qeと
の関係F(図8参照)を予め記憶させてあるのに対し、
その記憶関係Fと差圧検出器S2の検出差圧Δpとに基
づき、排気EAの風量Qeを演算するとともに、その演
算排気風量Qeと、風量センサS1による検出される外
気風量Qoとの風量比が設定比(例えば1:1)になる
ように、排気ダンパD1の操作モータMを操作して排気
ダンパD1の開度を自動調整する風量比制御部Cを設け
てある。
【0037】つまり、室内ユニット1aに風路接続した
状態で排気EAと換気用外気OAとを扱う熱交換ユニッ
ト7において、排気EAと換気用外気OAとの風量比を
設定比に自動的に調整するようにしてあり、これによ
り、換気対象域としての両ゾーンI,Pのゾーン内外圧
力条件を所望の条件に安定的に保つ(すなわち、設定目
標比を1:1とする場合では、各ゾーンI,Pの内圧を
外部と等しく保つ)ようにしてある。
【0038】なお、本例においては、室内ユニット1a
の運転制御器16におけるマイコンを利用して前記の風
量比制御部Cを構成する形態(すなわち、風量センサS
1及び差圧検出器S2の検出情報に基づく排気ダンパD
1の上記開度制御を、運転制御器16におけるマイコン
の一部機能をもって実行させる形態)を採用してあり、
室内ユニット1aと熱交換ユニット7との隣接設置にお
いて、風量センサS及び差圧検出器S2と運転制御器1
6とは制御信号線で接続する。
【0039】両ゾーンI,Pに対しては通常の冷暖房運
転の他、いわゆる外気冷房も実施でき、この外気冷房運
転においては、室内ユニット1aにおける調整ダンパ1
3を全閉にするとともに、熱交換ユニット7における切
り換えダンパ23,24を全開にし、これにより、両ゾ
ーンI,Pからの還気RAの全量を排気EAとして第1
連通口8a、排気バイパス路20b、排気口19を介し
排出するとともに、外気口20からの取り入れ外気OA
を外気バイパス路18bを介し室内ユニット1aに導入
して、この外気OAのみを各ゾーンI,Pに対する給気
Si,Spとして第1及び第2給気口12a,12bか
ら送出する。
【0040】そして、この外気冷房運転においては取り
入れ外気OAの風量Qoが前述の通常冷暖房運転に比べ
増大するが、これに対しても、風量センサS1及び差圧
検出器S2の検出情報に基づき風量比制御部Cが実行す
る前記の排気ダンパ開度制御により、排気EAと外気O
Aの風量比Qe:Qoが設定比に自動調整される。
【0041】室内ユニット1aにおける前記のバイパス
路14及びバイパスダンパ15は、外気冷房運転におい
てインテリアゾーンIに除湿を施すためのものであり、
この除湿を行うにあっては、バイパスダンパ15を開い
て第2連通口8bからの導入外気OAの一部をバイパス
路14を介し第1熱交換器4aの下流側へ短絡させる状
態で、第1熱交換器4aを蒸発器として運転することに
より、第1熱交換器4aでは一部短絡により少量化した
通過外気OAを冷却除湿し、そして、その冷却除湿空気
とバイパス路14からの短絡外気OAとを第1熱交換器
4aの下流域で合流させて、この合流空気をインテリア
ゾーンIに対する給気Siとして第1給気口12aから
送出することで、インテリアゾーンIに対し除湿を施
す。
【0042】〔別実施例〕次に別実施例を列記する。
【0043】(1)上記の実施例では、換気用熱交換装
置としての熱交換ユニット7を空調装置1aに対し風路
接続した場合を示したが、本発明は、空調装置に対し風
路接続せずに単独で用いる換気用熱交換装置にも適用で
きる。
【0044】(2)外気量検出手段S1及び排気量検出
手段S2の検出情報に基づき風量調整手段D1を作動さ
せる制御手段Cは、前述の実施例の如く接続空調装置側
のCPUを利用して構成してもよく、また、換気用熱交
換装置に装備する単独の制御装置として構成してもよ
い。
【0045】(3)排気EAの風量Qeを検出するに、
排気ファン22の周波数、排気ダンパD1の開度、及
び、排気風量Qeの三者の相関関係を予め記憶させてお
き、この記憶相関関係に基づいて、各時点における排気
ファン周波数及び排気ダンパ開度に対する排気風量Qe
を求めるようにしてもよく、また、風速センサや風車セ
ンサを用いて排気EAの風量Qeを検出する形態を採用
してもよく、排気量検出手段S2の具体的風量検出構成
は種々の構成変更が可能である。
【0046】(4)外気OAの風量Qoを検出する外気
量検出手段S1についても同様に、その具体的風量検出
構成は種々の構成変更が可能である。
【0047】(5)本発明による換気用熱交換装置は、
排気EAを送風する排気ファン22、及び、外気OAを
送風する外気ファンの両方を備えるもの、あるいは、い
ずれか一方のみを備えるものであってもよく、また、排
気ファン22及び外気ファンのいずれも装備せず、換気
対象域に対し装備される別途の送風手段により外気OA
・排気EAの通風を行うものであってもよい。
【0048】(6)前述の実施例の如く排気ダンパD1
の開度調整のみにより外気OAと排気EAの風量比Q
o:Qeを調整するに代えて、排気ファン22の出力調
整、外気ファンの出力調整、外気用ダンパの開度調整、
あるいは、それらの組み合わせにより外気OAと排気E
Aの風量比Qo:Qeを調整する形態を採用してもよ
く、外気OAと排気EAの風量比Qo:Qeを調整する
風量調節手段の具体的構成は種々の構成変更が可能であ
る。
【0049】(7)外気OAと排気EAの設定風量比は
1:1に限定されるものではなく、その設定比は換気対
象域の用途等に応じて適宜決定すればよい。
【0050】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするため符号を記すが、該記入により本発明は添
付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】概略制御ブロック図
【図2】正面視断面図
【図3】図2におけるA−A線断面図
【図4】図2におけるB−B線断面図
【図5】図2におけるX−X線断面図
【図6】平面図
【図7】排気量検出手段の構成図
【図8】排気量検出形態を説明するためのグラフ
【図9】空調設備の全体系統図
【符号の説明】
I,P 換気対象域 EA 排気 OA 外気 S1 外気量検出手段 S2 排気量検出手段 D1 風量調節手段 C 制御手段

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 換気対象域(I,P)から外部へ排出す
    る排気(EA)と、外部から前記換気対象域(I,P)
    へ取り入れる外気(OA)とを熱交換させる熱交換手段
    (21)を備える換気用熱交換装置であって、 取り入れる外気(OA)の風量(Qo)を検出する外気
    量検出手段(S1)と、排出する排気(EA)の風量
    (Qe)を検出する排気量検出手段(S2)と、それら
    外気(OA)と排気(EA)の風量比(Qo:Qe)を
    調節する風量調節手段(D1)とが設けられ、 前記外気量検出手段(S1)及び前記排気量検出手段
    (S2)の検出情報に基づいて、前記排気(EA)と前
    記外気(OA)の風量比(Qo:Qe)が設定比になる
    ように、前記風量調節手段(D1)を作動させる制御手
    段(C)が設けられている換気用熱交換装置。
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