WO2017119122A1 - 換気装置及び除霜方法 - Google Patents

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heat exchanger
air passage
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守 濱田
勇人 堀江
正樹 豊島
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a ventilation device and a defrosting method.
  • a ventilator having both an air supply function for supplying outdoor air into the room and an exhaust function for discharging indoor air to the outside.
  • a ventilator often includes a heat exchanger when it is provided with an air conditioner or included in an air conditioning system. This heat exchanger recovers heat by exchanging heat between indoor air to be exhausted and outdoor air to be supplied. Thereby, an air-conditioning load will reduce and the utilization efficiency of energy will improve.
  • Patent Document 1 describes a technique for defrosting a heat exchanger by selectively blocking a part of a flow path of a heat exchanger through which air from the outside flows.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to defrost a heat exchanger without reducing the ventilation air volume.
  • a ventilator is a ventilator having an exhaust air passage for exhausting air from the room to the outside and an air supply air passage for supplying air from the outside to the room, the exhaust air passage.
  • a heat exchanger that exchanges heat between the air passing through the air and the air passing through the air supply air passage, and when frost adheres to the heat exchanger, the state of the air flowing into the exhaust air passage or the air supply air passage is changed.
  • a defrosting means for defrosting the heat exchanger.
  • the heat exchanger is defrosted by changing the state of the air flowing into the exhaust air passage or the supply air passage. Therefore, a heat exchanger can be defrosted, without reducing ventilation air volume.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the air conditioning system which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is an air line figure which shows an example of the state change of the air by a heat exchanger. It is a figure which shows the example which changed arrangement
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the other structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the structure of the ventilation apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • FIG. It is an air diagram which shows an example of the state change of the air when an adsorption
  • FIG. 1 shows a configuration of an air conditioning system 1000 according to the first embodiment.
  • the air conditioning system 1000 is a system that harmonizes the state of air in the indoor space A1 to be air conditioned.
  • the indoor space A1 is, for example, a room in a house, an office floor, a work place in a factory, a warehouse, a passage, a space in a vehicle, or an underground space.
  • the interior of the indoor space A1 is simply referred to as “indoor”, and the exterior of the indoor space A1 is simply referred to as “outdoor”.
  • the outdoor space may be a natural space exposed to wind and rain, or may be a space inside a building.
  • the air conditioning system 1000 includes a ventilator 100 that exchanges indoor air and outdoor air, and a temperature and humidity adjustment system 300 that adjusts the temperature and humidity of the room air.
  • the temperature / humidity adjustment system 300 includes an outdoor unit 31 installed outdoors and indoor units 32, 33, and 34 installed indoors and connected to the outdoor unit 31 via refrigerant piping.
  • the ventilation device 100 supplies air from the outside into the room by sucking outdoor air and blowing out supply air.
  • OA indicates outdoor air
  • SA indicates supply air
  • the ventilator 100 exhausts the indoor air from the room by sucking the indoor air and blowing out the exhaust air.
  • RA in FIG. 1 indicates room air
  • EA indicates exhaust air.
  • the ventilating apparatus 100 has an air supply air passage B1 for supplying air from the outside to the room and an exhaust air passage B2 for exhausting air from the room to the outside.
  • the supply air path B1 is a flow path through which air passes before the outdoor air OA flows in and the supply air SA is blown out.
  • the exhaust air passage B2 is a passage through which air passes before the room air RA flows in and the exhaust air EA is blown out.
  • the air flow in the supply air passage B1 is indicated by a broken line
  • the air flow in the exhaust air passage B2 is indicated by a one-dot chain line.
  • the supply air passage B1 and the exhaust air passage B2 are independent of each other. That is, air does not move between the supply air passage B1 and the exhaust air passage B2 inside the ventilation device 100.
  • the ventilation device 100 includes a heat exchanger 10 that exchanges heat between air passing through the supply air passage B1 and air passing through the exhaust air passage B2, and a temperature detection unit that detects the temperature of the air that has passed through the heat exchanger 10. 11, a defrosting section 12 that defrosts the heat exchanger 10 when frost adheres to the heat exchanger 10, an air supply blower 21 disposed in the supply air passage B ⁇ b> 1, and an exhaust air passage B ⁇ b> 2. And an exhaust blower 22 arranged.
  • the heat exchanger 10 is a total heat exchanger in which layers in which the air in the supply air passage B1 flows and layers in which the air in the exhaust air passage B2 flows are alternately stacked. In FIG. 2, the heat exchanger 10 is shown by the rhombus comprised by the thick line.
  • the heat exchanger 10 is used for recovering heat when air is exchanged by the ventilator 100. For example, when the heat exchanger 10 moves the heat of the air in the exhaust air passage B2 to the air in the supply air passage B1 in winter when the indoor air temperature is kept higher than the outdoor air temperature by the temperature and humidity control system 300, the supply air SA becomes warmer than the outdoor air OA, and a part of the heat amount of the indoor air RA is recovered by the heat exchanger 10.
  • FIG. 3 shows an example of state changes of the outdoor air OA, the supply air SA, the indoor air RA, and the exhaust air EA by the heat exchanger 10 in winter.
  • the outdoor air OA changes to a state close to the indoor air RA by exchanging heat with the indoor air RA that has flowed into the heat exchanger 10, and becomes the supply air SA with higher temperature and humidity.
  • the indoor air RA changes to a state close to the outdoor air OA by exchanging heat with the outdoor air OA that has flowed into the heat exchanger 10, and becomes exhaust air EA having a lower temperature and lower humidity.
  • the heat exchanger 10 recovers heat, so that the ventilator 100 reduces the heating load of the temperature / humidity adjustment system 300 compared to the case where the outdoor air OA is directly supplied indoors. It will contribute to energy saving. Even in the summer when the indoor air temperature is kept lower than the outdoor air temperature by the temperature / humidity adjustment system 300, the ventilator 100 reduces the cooling load of the temperature / humidity adjustment system 300 by heat recovery by the heat exchanger 10. Will contribute to energy savings. More specifically, the outdoor air OA changes to a state close to the indoor air RA to become a low-temperature and low-humidity supply air SA, and the indoor air RA changes to a state close to the outdoor air OA to increase the temperature and humidity. Exhaust air EA.
  • the temperature detection unit 11 includes a temperature sensor represented by, for example, a resistance thermometer, and an arithmetic circuit.
  • the temperature detection unit 11 according to the present embodiment is disposed in the supply air passage B1 and detects the temperature of air that has passed through the heat exchanger 10 in the supply air passage B1.
  • the temperature detector 11 is not limited to this, and the temperature detector 11 is arranged in the exhaust air passage B2 and detects the temperature of the air that has passed through the heat exchanger 10 in the exhaust air passage B2, as shown in FIG. May be.
  • the temperature detector 11 is used for detecting frost formation on the heat exchanger 10.
  • the heat exchanger 10 may be cooled to 0 ° C. or less by the outdoor air OA.
  • the temperature of the heat exchanger 10 is usually lower than the dew point of the room air RA.
  • this indoor air RA flows into the heat exchanger 10
  • water vapor contained in the indoor air RA adheres to the surface of the cooled member of the heat exchanger 10 as frost.
  • the frost adhering to the heat exchanger 10 grows, the exhaust air path B2 in the heat exchanger 10 will become narrow.
  • the ventilation air volume of the ventilator 100 becomes small, and the ventilator 100 cannot maintain the ventilation air volume required for keeping the indoor space A1 in a comfortable state. Further, the amount of heat recovered by the heat exchanger 10 is reduced.
  • FIG. 5 shows an example of state changes of the outdoor air OA, the supply air SA, the indoor air RA, and the exhaust air EA when the amount of heat recovered by the heat exchanger 10 is reduced in winter.
  • the amount of recovered heat when the amount of recovered heat is reduced, the amount of change in the state from the outdoor air OA to the supply air SA and the change from the indoor air RA to the exhaust air EA, compared to the example shown in FIG.
  • the amount of change in the state becomes smaller. That is, compared with the case where frost does not adhere to the heat exchanger 10, the temperature of the supply air SA that has passed through the heat exchanger 10 in the supply air passage B1 becomes higher, and the heat exchanger in the exhaust air passage B2.
  • the temperature of the exhaust air EA that has passed through 10 becomes lower. In other words, when frost adheres to the heat exchanger 10, the temperature detected by the temperature detection unit 11 disposed in the supply air passage B1 is lowered.
  • the arithmetic circuit of the temperature detection unit 11 detects frost formation of the heat exchanger 10 by determining whether or not the detected temperature is lower than a preset first threshold value. And the temperature detection part 11 outputs the signal which shows the frost formation of the heat exchanger 10 to the defrosting part 12, when the frost formation of the heat exchanger 10 is detected. Moreover, the temperature detection part 11 will stop the output of the signal to the defrosting part 12, if the frost formation of the heat exchanger 10 will no longer be detected.
  • the defrosting part 12 is arrange
  • the defrosting part 12 which concerns on this Embodiment is comprised including the heater for heating air, and changes the state of air by heating air.
  • the heater of the defrosting part 12 is a gas heater, an electric heater, or a heat pump apparatus, for example. In FIG. 2, a cross section of the gas conduit in the gas heater is shown as the defrosting section 12.
  • the defrosting unit 12 receives a signal output from the temperature detection unit 11 when frost adheres to the heat exchanger 10 and the temperature detected by the temperature detection unit 11 is below the first threshold, The outdoor air OA flowing into the supply air passage B1 is heated. The air heated by the defrosting unit 12 flows into the heat exchanger 10 and raises the temperature of the heat exchanger 10. When the temperature of the heat exchanger 10 rises, frost adhering to the heat exchanger 10 is melted, so that the heat exchanger 10 is defrosted.
  • the temperature detection part 11 when the temperature detection part 11 is arrange
  • the arithmetic circuit of the temperature detector 11 detects frost formation on the heat exchanger 10 by determining whether or not the detected temperature exceeds a predetermined second threshold value.
  • the defrosting part 12 receives the signal output from the temperature detection part 11, when the frost adheres to the heat exchanger 10, and the temperature detected by the temperature detection part 11 exceeds the 2nd threshold value. Then, the outdoor air OA flowing into the supply air passage B1 is heated.
  • the ventilation device 100 may have both the temperature detection unit 11 disposed in the supply air passage B1 and the temperature detection unit 11 disposed in the exhaust air passage B2.
  • the defrosting unit 12 has frost attached to the heat exchanger 10 and the temperature of the supply air passage B1.
  • the defrosting operation is performed when the temperature detected by the detection unit 11 is below the first threshold and the temperature detected by the temperature detection unit 11 of the exhaust air passage B2 exceeds the second threshold. .
  • the ventilator 100 determines whether or not frost is attached to the heat exchanger 10 (step S1). Specifically, the arithmetic circuit of the temperature detection unit 11 determines whether or not the detected temperature is below the first threshold value. In addition, when the temperature detection part 11 is arrange
  • step S1; No When it is determined that frost is not attached to the heat exchanger 10 (step S1; No), the ventilator 100 repeats the determination of step S1. On the other hand, when it determines with the frost adhering to the heat exchanger 10 (step S1; Yes), the ventilator 100 starts a defrost operation (step S2). Specifically, the defrosting unit 12 heats the air that has flowed into the supply air passage B ⁇ b> 1 in accordance with a signal output from the temperature detection unit 11.
  • the ventilation device 100 determines whether or not the frost attached to the heat exchanger 10 has been removed (step S3). Specifically, the arithmetic circuit of the temperature detection unit 11 determines whether or not the detected temperature is equal to or higher than the first threshold value.
  • step S3 If it is determined that the frost has not been removed (step S3; No), the ventilator 100 repeats the determination in step S3. On the other hand, when it determines with the frost having been removed (step S3; Yes), the ventilator 100 complete
  • the defrosting unit 12 changes the state of the air by heating the air flowing into the supply air passage B ⁇ b> 1 to change the heat exchanger 10. Defrost. Thereby, defrosting can be performed without reducing the ventilation air volume. As a result, a comfortable air environment including conditions typified by CO2 concentration can be maintained in the indoor space A1, and the heat load of the indoor space A1 can be reduced to improve energy use efficiency.
  • ventilating apparatus 100 differs from that according to Embodiment 1 in that it includes a light intensity detection unit 11 b instead of temperature detection unit 11. Yes.
  • the light intensity detector 11b includes a light source typified by an LED, a light receiving element, and an arithmetic circuit, and is disposed in the exhaust air passage B2.
  • the light intensity detector 11b irradiates the heat exchanger 10 with light, receives the reflected light from the heat exchanger 10, and detects the intensity of the reflected light.
  • frost adheres to the heat exchanger 10
  • the amount of the reflected light increases, so that the intensity of the reflected light detected by the light intensity detector 11b increases.
  • the light intensity detector 11b detects frost formation on the heat exchanger 10 by determining whether or not the detected light intensity exceeds a predetermined third threshold value. And the light intensity detection part 11b outputs the signal which shows the frost formation of the heat exchanger 10 to the defrosting part 12, when the frost formation of the heat exchanger 10 is detected. Thereby, the frost formation of the heat exchanger 10 can be detected directly, and the heat exchanger 10 can be defrosted.
  • ventilating apparatus 100 is different from that according to Embodiment 1 in that it includes temperature detection unit 13 and state detection units 14 and 15.
  • the temperature detection unit 13 includes a temperature sensor and is disposed between the defrosting unit 12 and the heat exchanger 10. The temperature detection unit 13 detects the temperature of the air heated by the defrosting unit 12 and notifies the defrosting unit 12 of the detection result.
  • the state detection unit 14 detects the state of indoor air and notifies the defrosting unit 12 of the detection result. Moreover, the state detection part 15 detects the state of outdoor air, and notifies a defrosting part 12 of a detection result.
  • Each of the state detection units 14 and 15 according to the present embodiment measures the indoor and outdoor air temperatures and notifies the defrosting unit 12 of the measurement result.
  • the defrosting unit 12 includes a feedback circuit. And the defrosting part 12 increases / decreases a heating amount so that the temperature detected by the temperature detection part 13 may approach predetermined target temperature, when heating air. That is, the defrosting part 12 heats air and adjusts the temperature detected by the temperature detection part 13 to the predetermined target temperature.
  • the target temperature is determined in advance according to the indoor and outdoor air conditions detected by the state detectors 14 and 15. For example, when the temperature of at least one of the indoor air RA and the outdoor air OA is higher than the fourth threshold value, the target temperature set when the temperatures of both the indoor air RA and the outdoor air OA are lower than the fourth threshold value. A lower temperature is set as the target temperature.
  • the defrosting part 12 can perform suitable heating according to the state of an indoor or outdoor. For example, excessive energy consumption by the defrosting unit 12 can be avoided.
  • the air state detected by the state detection units 14 and 15 is not limited to temperature, and may include humidity. Further, the ventilation device 100 may be configured by omitting one of the state detection units 14 and 15.
  • FIG. 9 the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment.
  • ventilating apparatus 100 according to the present embodiment is different from that according to Embodiment 1 in that defrosting section 12 is arranged in exhaust air passage B2.
  • the defrosting unit 12 defrosts the heat exchanger 10 by changing the state of the air by heating the air flowing into the exhaust air passage B2. Specifically, the defrosting part 12 heats the indoor air RA which flowed into the exhaust air path B2. The air heated by the defrosting unit 12 flows into the heat exchanger 10 and raises the temperature of the heat exchanger 10. Thereby, defrosting of the heat exchanger 10 is performed.
  • ventilation apparatus 100 may be comprised including the temperature detection part 13 and the state detection parts 14 and 15 similar to Embodiment 3, as FIG. 10 shows.
  • ventilation device 100 may include light intensity detection unit 11b similar to that of the second embodiment, instead of temperature detection unit 11.
  • Embodiment 5 FIG. Next, the fifth embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment described above. In addition, about the structure which is the same as that of the said Embodiment 1, or equivalent, while using an equivalent code
  • the defrosting unit 12b includes a rotary adsorption member that adsorbs moisture contained in the air, and is disposed inside the ventilation device 100.
  • the defrosting unit 12 b rotates the adsorption member to perform the defrosting operation.
  • the defrosting part 12b defrosts the heat exchanger 10 by changing the state of the room air RA by adsorbing moisture contained in the room air RA flowing into the exhaust air passage B2.
  • FIG. 12 shows an example of air state change when the defrosting unit 12b performs the defrosting operation.
  • “OA2” shown in FIGS. 11 and 12 indicates the air before passing through the heat exchanger 10 in the supply air passage B1 and passing through the adsorption member of the defrosting unit 12.
  • “RA2” in the figure indicates the state of the air before passing through the heat exchanger 10 after passing through the adsorption member of the defrosting section 12 in the exhaust air passage B2.
  • the defrosting unit 12b may change the state of the air flowing into the exhaust air passage B2 by continuing the rotation of the adsorption member even after the frost is removed from the heat exchanger 10. If the rotation continues, the air having a lower humidity than the room air RA flows into the heat exchanger 10, thereby preventing frost formation on the heat exchanger 10. Moreover, the defrosting part 12b may defrost the heat exchanger 10 by changing the state of the outdoor air OA by adsorbing moisture contained in the outdoor air OA flowing into the supply air passage B1.
  • the temperature detection unit 11 and the light intensity detection unit 11b notify the defrosting units 12 and 12b of the detected temperature and light intensity, and the arithmetic circuit built in the defrosting units 12 and 12b performs a determination process using a threshold value. It may be executed to detect frost formation on the heat exchanger 10.
  • the heat exchanger 10 may be a stationary type or a rotary type.
  • the first threshold value and the second threshold value may be determined according to the state of air in at least one of the outdoor and indoor areas.
  • the heating unit 16 in the supply air passage B1 may be added to the configuration of the ventilation device 100 according to each of the first, fourth, and fifth embodiments.
  • the heating unit 16 includes, for example, a gas heater, an electric heater, or a heat pump device, and heats the air in the supply air path B1. Thereby, supply air SA is heated and the thermal load of indoor space A1 falls.
  • the present invention is suitable for defrosting a heat exchanger constituting a ventilation device.
  • 1000 air conditioning system 100 ventilator, 10 heat exchanger, 11, 13 temperature detection unit, 11b light intensity detection unit, 12, 12b defrosting unit, 14, 15 state detection unit, 16 heating unit, 21 air supply blower, 22 Exhaust fan, 300 Temperature / humidity control system, 31 Outdoor unit, 32-34 indoor unit, A1 indoor space, B1 supply air path, B2 exhaust air path.

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Abstract

　換気装置（１００）は、室内から室外へ排気するための排気風路（Ｂ２）と室外から室内へ給気するための給気風路（Ｂ１）とを有し、熱交換器（１０）と、除霜部（１２）とを備える。熱交換器（１０）は、排気風路（Ｂ２）を通る空気と給気風路（Ｂ１）を通る空気との間で熱交換を行う。除霜部（１２）は、熱交換器（１０）に霜が付着したときに、排気風路（Ｂ２）又は給気風路（Ｂ１）に流入した空気の状態を変化させて熱交換器（１０）を除霜する。

Description

換気装置及び除霜方法
　本発明は、換気装置及び除霜方法に関する。
　室外の空気を室内に供給する給気機能と室内の空気を室外に排出する排気機能との双方を備えた換気装置が知られている。このような換気装置は、空調機器と併設されたり空調システムに含まれたりする場合に、熱交換器を備えていることが多い。この熱交換器は、排気される室内の空気と給気される室外の空気との間で熱交換を行うことで熱を回収する。これにより、空調負荷が低減し、エネルギーの利用効率が向上することとなる。
　外気の温度が低い場合には、室内の空気に含まれる水分が熱交換器の内部で霜になる。この霜が成長して換気装置の風路を狭くしたり塞いだりすると、換気風量が低下してしまう。そこで、換気装置を構成する熱交換器の霜を溶かして除霜をする技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、室外からの空気が流れる熱交換器の流路の一部を選択的に塞ぐことで熱交換器を除霜する技術について記載されている。
特開２０１１－２０２８１４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、熱交換器の除霜により換気風量の低下を抑制することができるが、除霜するときに流路の一部が塞がれるため、換気風量がある程度低下してしまう。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、換気風量を低下させることなく熱交換器を除霜することを目的とする。
　上記目的を達成するため、本発明の換気装置は、室内から室外へ排気するための排気風路と室外から室内へ給気するための給気風路とを有する換気装置であって、排気風路を通る空気と給気風路を通る空気との間で熱交換を行う熱交換器と、熱交換器に霜が付着したときに、排気風路又は給気風路に流入した空気の状態を変化させて熱交換器を除霜する除霜手段と、を備える。
　本発明によれば、排気風路又は給気風路に流入した空気の状態が変化することで熱交換器の除霜が行われる。これにより、換気風量を低下させることなく熱交換器を除霜することができる。
実施の形態１に係る空調システムの構成を示す図である。 実施の形態１に係る換気装置の構成を示す図である。 熱交換器による空気の状態変化の一例を示す空気線図である。 温度検知部の配置を変更した例を示す図である。 熱交換器に着霜した場合における空気の状態変化の一例を示す空気線図である。 除霜方法を示すフロー図である。 実施の形態２に係る換気装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る換気装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る換気装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る換気装置の他の構成を示す図である。 実施の形態５に係る換気装置の構成を示す図である。 吸着部材が配置された場合における空気の状態変化の一例を示す空気線図である。 加熱部が追加された換気装置を示す第１の図である。 加熱部が追加された換気装置を示す第２の図である。 加熱部が追加された換気装置を示す第３の図である。
　以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
　実施の形態１．
　図１には、実施の形態１に係る空調システム１０００の構成が示されている。空調システム１０００は、空調対象の室内空間Ａ１内の空気の状態を調和するシステムである。室内空間Ａ１は、例えば、住宅内の部屋、オフィスのフロア、工場内の作業場、倉庫、通路、乗物内の空間又は地下空間である。以下では、室内空間Ａ１の内部を単に室内といい、室内空間Ａ１の外部を単に室外という。なお、室外は、風雨にさらされる自然の空間であってもよいし、建築物の内部の空間であってもよい。
　図１に示されるように、空調システム１０００は、室内空気と室外空気を交換する換気装置１００と、室内空気の温湿度を調節する温湿度調節システム３００と、を有している。温湿度調節システム３００は、室外に設置される室外機３１と、室内に設置されて冷媒配管を介して室外機３１に接続される室内機３２，３３，３４とを有している。
　換気装置１００は、室外空気を吸い込んで供給空気を吹き出すことにより、室外から室内へ給気する。図１中の「ＯＡ」は室外空気を示し、「ＳＡ」は供給空気を示す。また、換気装置１００は、室内空気を吸い込んで排出空気を吹き出すことにより、室内から室外へ排気する。図１中の「ＲＡ」は室内空気を示し、「ＥＡ」は排出空気を示す。以下では、図の理解を容易にするため、室外空気ＯＡ、供給空気ＳＡ、室内空気ＲＡ、及び排出空気ＥＡと表記する。
　換気装置１００は、図２に示されるように、室外から室内へ給気するための給気風路Ｂ１と、室内から室外へ排気するための排気風路Ｂ２とを内部に有している。給気風路Ｂ１は、室外空気ＯＡが流入して供給空気ＳＡが吹き出されるまでに空気が通る流路である。排気風路Ｂ２は、室内空気ＲＡが流入して排出空気ＥＡが吹き出されるまでに空気が通る流路である。なお、図２では、給気風路Ｂ１内の空気の流れが破線で示され、排気風路Ｂ２内の空気の流れが一点鎖線で示されている。また、給気風路Ｂ１と排気風路Ｂ２は、互いに独立している。すなわち、換気装置１００の内部において、給気風路Ｂ１と排気風路Ｂ２との間で空気が移動することはない。
　換気装置１００は、給気風路Ｂ１を通る空気と排気風路Ｂ２を通る空気との間で熱交換を行う熱交換器１０と、熱交換器１０を通過した空気の温度を検知する温度検知部１１と、熱交換器１０に霜が付着したときに熱交換器１０を除霜する除霜部１２と、給気風路Ｂ１内に配置された給気用送風機２１と、排気風路Ｂ２内に配置された排気用送風機２２と、を有している。
　給気用送風機２１がファンを回転させて給気風路Ｂ１内で送風すると、室外空気ＯＡが給気風路Ｂ１内に流入し、流入した空気は熱交換器１０を通って供給空気ＳＡとして室内に給気される。また、排気用送風機２２がファンを回転させて排気風路Ｂ２内で送風すると、室内空気ＲＡが排気風路Ｂ２内に流入し、流入した空気は熱交換器１０を通って排出空気ＥＡとして室外に排気される。
　熱交換器１０は、給気風路Ｂ１の空気が流れる層と排気風路Ｂ２の空気が流れる層とが交互に積層されてなる全熱交換器である。図２では、熱交換器１０は、太線で構成された菱形で示されている。熱交換器１０は、換気装置１００によって空気が交換される際に熱を回収するために用いられる。例えば温湿度調節システム３００によって室内の気温が室外の気温より高く保たれている冬期において、熱交換器１０が排気風路Ｂ２の空気の熱を給気風路Ｂ１の空気に移動させると、供給空気ＳＡが室外空気ＯＡより温かくなり、熱交換器１０によって室内空気ＲＡの熱量の一部が回収されることとなる。
　図３には、冬期における熱交換器１０による室外空気ＯＡ、供給空気ＳＡ、室内空気ＲＡ、及び排出空気ＥＡの状態変化の一例が示されている。図３に示されるように、室外空気ＯＡは、熱交換器１０に流入した室内空気ＲＡと熱を交換することで室内空気ＲＡに近い状態に変化し、より高温高湿の供給空気ＳＡとなる。一方、室内空気ＲＡは、熱交換器１０に流入した室外空気ＯＡと熱を交換することで室外空気ＯＡに近い状態に変化し、より低温低湿の排出空気ＥＡとなる。
　図３からわかるように、熱交換器１０が熱を回収することで、換気装置１００は、室外空気ＯＡが直接室内に供給される場合に比べ、温湿度調節システム３００の暖房負荷を低下させてエネルギーの節約に寄与することとなる。なお、温湿度調節システム３００によって室内の気温が室外の気温より低く保たれている夏期においても、換気装置１００は、熱交換器１０による熱回収により、温湿度調節システム３００の冷房負荷を低下させてエネルギーの節約に寄与することとなる。具体的には、室外空気ＯＡが、室内空気ＲＡに近い状態に変化して、より低温低湿の供給空気ＳＡとなり、室内空気ＲＡが、室外空気ＯＡに近い状態に変化して、より高温高湿の排出空気ＥＡとなる。
　図２に戻り、温度検知部１１は、例えば抵抗温度計に代表される温度センサと演算回路とを含んで構成される。本実施の形態に係る温度検知部１１は、給気風路Ｂ１内に配置されて、給気風路Ｂ１内で熱交換器１０を通過した空気の温度を検知する。ただし、これに限られず、温度検知部１１は、図４に示されるように、排気風路Ｂ２内に配置されて、排気風路Ｂ２内で熱交換器１０を通過した空気の温度を検知してもよい。温度検知部１１は、熱交換器１０の着霜を検知するために用いられる。
　室外空気ＯＡの温度が０℃よりある程度低い場合には、熱交換器１０が室外空気ＯＡによって０℃以下に冷却されることがある。この場合において室内空気ＲＡの温度が例えば２０℃前後に保たれていると、熱交換器１０の温度は、通常、室内空気ＲＡの露点より低くなっている。この室内空気ＲＡが熱交換器１０に流入すると、室内空気ＲＡに含まれる水蒸気が熱交換器１０の冷却された部材の表面に霜として付着する。そして、熱交換器１０に付着した霜が成長すると、熱交換器１０における排気風路Ｂ２が狭くなる。その結果、換気装置１００の換気風量が小さくなり、換気装置１００は、室内空間Ａ１を快適な状態に保つために要求される換気風量を維持することができなくなる。また、熱交換器１０によって回収される熱量が小さくなる。
　図５には、冬期に熱交換器１０によって回収される熱量が小さくなった場合における室外空気ＯＡ、供給空気ＳＡ、室内空気ＲＡ、及び排出空気ＥＡの状態変化の一例が示されている。図５からわかるように、回収される熱量が小さくなると、図３に示された例と比べて、室外空気ＯＡから供給空気ＳＡへの状態の変化量、及び、室内空気ＲＡから排出空気ＥＡへの状態の変化量が小さくなる。すなわち、熱交換器１０に霜が付着していない場合と比較して、給気風路Ｂ１内で熱交換器１０を通過した供給空気ＳＡの温度が高くなり、排気風路Ｂ２内で熱交換器１０を通過した排出空気ＥＡの温度が低くなる。換言すると、熱交換器１０に霜が付着すると、給気風路Ｂ１に配置された温度検知部１１によって検知される温度が低くなる。
　本実施の形態に係る温度検知部１１の演算回路は、検知した温度が、予め設定された第１閾値を下回っているか否かを判定することにより、熱交換器１０の着霜を検知する。そして、温度検知部１１は、熱交換器１０の着霜が検知されている場合に、熱交換器１０の着霜を示す信号を除霜部１２に出力する。また、温度検知部１１は、熱交換器１０の着霜が検知されなくなると、除霜部１２への信号の出力を停止する。
　除霜部１２は、図２に示されるように給気風路Ｂ１内に配置され、給気風路Ｂ１に流入した空気の状態を変化させて熱交換器１０を除霜する。本実施の形態に係る除霜部１２は、空気を加熱するためのヒータを含んで構成され、空気を加熱することで空気の状態を変化させる。除霜部１２のヒータは、例えば、ガスヒータ、電気ヒータ、又はヒートポンプ装置である。なお、図２には、ガスヒータにおけるガスの管路の断面が、除霜部１２として示されている。
　除霜部１２は、熱交換器１０に霜が付着して温度検知部１１によって検知される温度が第１閾値を下回っているときに、温度検知部１１から出力される信号を受信して、給気風路Ｂ１に流入した室外空気ＯＡを加熱する。除霜部１２によって加熱された空気は、熱交換器１０に流入して、熱交換器１０の温度を上昇させる。熱交換器１０の温度が上昇すると、熱交換器１０に付着した霜が溶けるため、熱交換器１０の除霜が行われることとなる。
　なお、図４に示されるように温度検知部１１が排気風路Ｂ２に配置されている場合には、熱交換器１０に霜が付着すると、温度検知部１１によって検知される温度が高くなる。この場合には、温度検知部１１の演算回路は、検知した温度が、予め定められた第２閾値を超えているか否かを判定することにより、熱交換器１０の着霜を検知する。そして、除霜部１２は、熱交換器１０に霜が付着して温度検知部１１によって検知される温度が第２閾値を超えているときに、温度検知部１１から出力される信号を受信して、給気風路Ｂ１に流入した室外空気ＯＡを加熱する。
　また、換気装置１００は、給気風路Ｂ１内に配置される温度検知部１１と、排気風路Ｂ２内に配置される温度検知部１１との双方を有していてもよい。換気装置１００が給気風路Ｂ１及び排気風路Ｂ２それぞれに温度検知部１１を有している場合には、除霜部１２は、熱交換器１０に霜が付着し、給気風路Ｂ１の温度検知部１１によって検知される温度が第１閾値を下回っていて、かつ、排気風路Ｂ２の温度検知部１１によって検知される温度が第２閾値を超えているときに、除霜運転を実行する。
　続いて、換気装置１００によって実行される除霜方法の流れについて、図６を用いて説明する。
　図６に示されるように、換気装置１００が換気運転を開始すると、換気装置１００は、熱交換器１０に霜が付着しているか否かを判定する（ステップＳ１）。具体的には、温度検知部１１の演算回路が、検知した温度が第１閾値を下回るか否かを判定する。なお、温度検知部１１が排気風路Ｂ２に配置されている場合には、温度検知部１１の演算回路は、検知した温度が第２閾値を超えるか否かを判定する。
　熱交換器１０に霜が付着していないと判定した場合（ステップＳ１；Ｎｏ）、換気装置１００は、ステップＳ１の判定をくり返す。一方、熱交換器１０に霜が付着していると判定した場合（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、換気装置１００は、除霜運転を開始する（ステップＳ２）。具体的には、除霜部１２が、温度検知部１１から出力される信号に応じて、給気風路Ｂ１に流入した空気を加熱する。
　次に、換気装置１００は、熱交換器１０に付着した霜が取り除かれたか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、温度検知部１１の演算回路が、検知した温度が第１閾値以上であるか否かを判定する。
　霜が取り除かれていないと判定した場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、換気装置１００は、ステップＳ３の判定をくり返す。一方、霜が取り除かれたと判定した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、換気装置１００は、除霜運転を終了する（ステップＳ４）。具体的には、除霜部１２が、温度検知部１１から出力される信号の途絶に応じて、給気風路Ｂ１に流入した空気の加熱を停止する。その後、換気装置１００は、ステップＳ１以降の処理をくり返す。
　以上、説明したように、除霜部１２は、熱交換器１０に霜が付着したときに、給気風路Ｂ１に流入した空気を加熱することで空気の状態を変化させて熱交換器１０を除霜する。これにより、換気風量を低下させることなく除霜をすることができる。ひいては、ＣＯ２濃度に代表される条件を含む快適な空気環境を室内空間Ａ１において維持するとともに、室内空間Ａ１の熱負荷を低減させてエネルギーの利用効率を向上させることができる。
　実施の形態２．
　続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る換気装置１００は、図７に示されるように、温度検知部１１に代えて、光強度検知部１１ｂを有している点で、実施の形態１に係るものと異なっている。
　光強度検知部１１ｂは、ＬＥＤに代表される光源、受光素子、及び演算回路を含んで構成され、排気風路Ｂ２内に配置される。光強度検知部１１ｂは、熱交換器１０に光を照射して熱交換器１０からの反射光を受光し、反射光の強度を検知する。熱交換器１０に霜が付着すると、この反射光の光量が増えるため、光強度検知部１１ｂによって検知される反射光の強度が大きくなる。
　光強度検知部１１ｂは、検知した光強度が、予め定められた第３閾値を超えているか否かを判定することにより、熱交換器１０の着霜を検知する。そして、光強度検知部１１ｂは、熱交換器１０の着霜を検知している場合に、熱交換器１０の着霜を示す信号を除霜部１２に出力する。これにより、熱交換器１０の着霜を直接的に検知して、熱交換器１０を除霜することができる。
　実施の形態３．
　続いて、実施の形態３について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る換気装置１００は、図８に示されるように、温度検知部１３と状態検出部１４，１５を有している点で、実施の形態１に係るものと異なっている。
　温度検知部１３は、温度センサを含んで構成され、除霜部１２と熱交換器１０との間に配置される。温度検知部１３は、除霜部１２によって加熱された空気の温度を検知して、検知の結果を除霜部１２に通知する。
　状態検出部１４は、室内の空気の状態を検出して、検出結果を除霜部１２に通知する。また、状態検出部１５は、室外の空気の状態を検出して、検出結果を除霜部１２に通知する。本実施の形態に係る状態検出部１４，１５はそれぞれ、室内及び室外の気温を測定し、測定結果を除霜部１２に通知する。
　除霜部１２は、フィードバック回路を含んで構成される。そして、除霜部１２は、空気を加熱する際に、温度検知部１３によって検知される温度が予め定められた目標温度に近づくように、加熱量を増減させる。すなわち、除霜部１２は、空気を加熱して、温度検知部１３によって検知される温度を予め定められた目標温度に調整する。
　目標温度は、状態検出部１４，１５によって検出される室内及び室外の空気の状態に応じて予め定められる。例えば、室内空気ＲＡと室外空気ＯＡとの少なくとも一方の温度が第４閾値より高い場合には、室内空気ＲＡと室外空気ＯＡとの双方の温度が第４閾値より低いときに設定される目標温度より低い温度が、目標温度として設定される。
　これにより、除霜部１２が、室内又は室外の状態に応じて適当な加熱をすることができる。例えば、除霜部１２によるエネルギーの過剰な消費を回避することが可能になる。
　なお、状態検出部１４，１５によって検出される空気の状態は、温度に限られず、湿度を含んでいてもよい。また、状態検出部１４，１５のいずれか一方を省いて換気装置１００を構成してもよい。
　実施の形態４．
　続いて、実施の形態４について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る換気装置１００は、図９に示されるように、除霜部１２が排気風路Ｂ２に配置される点で、実施の形態１に係るものと異なっている。
　除霜部１２は、排気風路Ｂ２に流入した空気を加熱することで空気の状態を変化させて、熱交換器１０を除霜する。具体的には、除霜部１２は、排気風路Ｂ２に流入した室内空気ＲＡを加熱する。除霜部１２によって加熱された空気は、熱交換器１０に流入して、熱交換器１０の温度を上昇させる。これにより、熱交換器１０の除霜が行われる。
　なお、換気装置１００は、図１０に示されるように、実施の形態３と同様の温度検知部１３及び状態検出部１４，１５を含んで構成されてもよい。また、換気装置１００は、温度検知部１１に代えて、実施の形態２と同様の光強度検知部１１ｂを有してもよい。
　実施の形態５．
　続いて、実施の形態５について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。本実施の形態に係る換気装置１００は、図１１に示されるように、除霜部１２に代えて、除霜部１２ｂを有している点で、実施の形態１に係るものと異なっている。
　除霜部１２ｂは、空気に含まれる水分を吸着する回転式の吸着部材を含んで構成され、換気装置１００の内部に配置される。除霜部１２ｂは、熱交換器１０に霜が付着して温度検知部１１から信号が出力されているときに、吸着部材を回転させて除霜運転を実行する。具体的には、除霜部１２ｂは、排気風路Ｂ２に流入した室内空気ＲＡに含まれる水分を吸着することで室内空気ＲＡの状態を変化させて熱交換器１０を除霜する。
　図１２には、除霜部１２ｂが除霜運転を行うときにおける空気の状態変化の一例が示されている。ただし、図１１，１２に示される「ＯＡ２」は、給気風路Ｂ１内で熱交換器１０を通過し、除霜部１２の吸着部材を通過する前の空気を示している。また、同図中の「ＲＡ２」は、排気風路Ｂ２内で除霜部１２の吸着部材を通過して、熱交換器１０を通過する前の空気の状態を示している。
　図１２からわかるように、室内空気ＲＡが吸着部材を通過すると、空気に含まれる水分が吸着されるため、湿度が低くなるとともに、吸着熱により温度が高くなる。このような高温低湿の空気が熱交換器１０に流入すると、熱交換器１０に付着した霜が溶けて熱交換器１０の除霜が行われることとなる。
　なお、除霜部１２ｂは、熱交換器１０から霜が取り除かれた後にも吸着部材の回転を継続して排気風路Ｂ２に流入した空気の状態を変化させてもよい。回転が継続すると、室内空気ＲＡより湿度が低下した空気が熱交換器１０に流入することにより、熱交換器１０の着霜を防止することができる。また、除霜部１２ｂは、給気風路Ｂ１に流入した室外空気ＯＡに含まれる水分を吸着することで室外空気ＯＡの状態を変化させて熱交換器１０を除霜してもよい。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。
　例えば、温度検知部１１又は光強度検知部１１ｂ以外の構成を用いて、熱交換器１０の着霜を検知してもよい。温度検知部１１及び光強度検知部１１ｂは、検知した温度及び光強度を除霜部１２，１２ｂに通知し、除霜部１２，１２ｂに内蔵される演算回路が、閾値を用いた判定処理を実行して熱交換器１０の着霜を検知してもよい。
　また、熱交換器１０は、静置型であってもよいし回転式のものであってもよい。
　また、第１閾値及び第２閾値は、室外と室内との少なくとも一方の空気の状態に応じて定められてもよい。
　また、実施の形態１，４，５それぞれに係る換気装置１００の構成に、図１３～１５それぞれに示されるように、給気風路Ｂ１内の加熱部１６を追加してもよい。加熱部１６は、例えば、ガスヒータ、電気ヒータ、又はヒートポンプ装置を含んで構成され、給気風路Ｂ１内の空気を加熱する。これにより、供給空気ＳＡが加熱され、室内空間Ａ１の熱負荷が低下する。
　本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本発明は、換気装置を構成する熱交換器の除霜に適している。
　１０００　空調システム、　１００　換気装置、　１０　熱交換器、　１１，１３　温度検知部、　１１ｂ　光強度検知部、　１２，１２ｂ　除霜部、　１４，１５　状態検出部、　１６　加熱部、　２１　給気用送風機、　２２　排気用送風機、　３００　温湿度調節システム、　３１　室外機、　３２～３４　室内機、　Ａ１　室内空間、　Ｂ１　給気風路、　Ｂ２　排気風路。

Claims (9)

  1. 　室内から室外へ排気するための排気風路と室外から室内へ給気するための給気風路とを有する換気装置であって、
    　前記排気風路を通る空気と前記給気風路を通る空気との間で熱交換を行う熱交換器と、
    　前記熱交換器に霜が付着したときに、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気の状態を変化させて前記熱交換器を除霜する除霜手段と、
    　を備える換気装置。
  2. 　前記除霜手段は、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気を加熱することで空気の状態を変化させる、
    　請求項１に記載の換気装置。
  3. 　前記除霜手段によって加熱された空気の温度を検知する第１温度検知手段をさらに備え、
    　前記除霜手段は、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気を加熱することで空気の状態を変化させて、前記第１温度検知手段によって検知される温度を予め定められた温度に調整する、
    　請求項２に記載の換気装置。
  4. 　室内又は室外の空気の状態を検出する状態検出手段をさらに備え、
    　前記除霜手段は、前記第１温度検知手段によって検知される温度を、前記状態検出手段によって検出される状態に応じて予め定められた温度に調整する、
    　請求項３に記載の換気装置。
  5. 　前記除霜手段は、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気に含まれる水分を吸着することで空気の状態を変化させる、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載の換気装置。
  6. 　前記給気風路内で前記熱交換器を通過した空気の温度を検知する第２温度検知手段をさらに備え、
    　前記除霜手段は、前記熱交換器に霜が付着して前記第２温度検知手段によって検知される温度が第１閾値を下回ったときに、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気の状態を変化させる、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の換気装置。
  7. 　前記排気風路内で前記熱交換器を通過した空気の温度を検知する第３温度検知手段をさらに備え、
    　前記除霜手段は、前記熱交換器に霜が付着して前記第３温度検知手段によって検知される温度が第２閾値を超えたときに、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気の状態を変化させる、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載の換気装置。
  8. 　前記熱交換器に光を照射して前記熱交換器からの反射光の強度を検知する光強度検知手段をさらに備え、
    　前記除霜手段は、前記熱交換器に霜が付着して前記光強度検知手段によって検知される前記反射光の強度が第３閾値を超えたときに、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気の状態を変化させる、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載の換気装置。
  9. 　室内から室外へ排気するための排気風路を通る空気と室外から室内へ給気するための給気風路を通る空気との間で熱交換を行う熱交換器に霜が付着したときに、前記排気風路又は前記給気風路に流入した空気の状態を変化させて前記熱交換器を除霜する除霜方法。
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