JP2002071184A - 換気空調方法及び換気空調システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 省エネルギー性と快適性の得られ
る換気空調システムを得る。 【解決手段】 熱交換換気と、熱交換を伴わない
普通換気とを行うことができる換気装置２と、室内空気
の循環により空調雰囲気にすることができる空調装置３
とを、換気装置２の室内へ取入れる外気が空調装置３の
室内気の吸込側に向うように配置して換気機能と空調機
能が関連性を持つ換気空調手段を構成し、換気空調手段
を制御手段により、室外温度と室外湿度とから室外空気
エンタルピーと、室内温度と室内湿度とから室内空気エ
ンタルピーとを算出し、空調装置３の冷房運転に際して
は室外空気エンタルピーが室内空気エンタルピーより低
い場合には、換気装置２を普通換気で運転させ、室内に
取入れる外気を空調装置３で除湿冷却して室内に送風さ
せるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器を通じて
給排気による熱交換換気と、熱交換を伴わない普通換気
とを行うことができる換気機能を果たす換気装置と、室
内空気を熱加工する空調機能を果たす空調装置とによる
換気空調方法及び換気空調システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】熱交換換気機能を持つ換気装置は、一次
気流である排気流を通す複数の一次通路と、二次気流で
ある給気流を通す複数の二次通路とが内部で独立状態の
まま交差した六面体で積層構造の熱交換器が組込まれて
いるものが多い。基本的には、六面体の箱型に構成され
た本体ケーシングの中央に、熱交換器が一次通路と二次
通路の開口する面同士により形成される四箇所の稜角部
を上下と左右に向けて横向き状態に組込んだ構成が採ら
れている。本体ケーシング内には熱交換器の一次通路を
経路の一部とする排気通風路と、熱交換器の二次通路を
経路の一部とする給気通風路とが全経路にわたり独立状
態に画成されている。

【０００３】熱交換器の左右には排気ファンと給気ファ
ンが組込まれ、排気ファンにより排気通風路に室内空気
による排気流が、給気ファンにより給気通風路に外気に
よる給気流が形成される。そして、熱交換器の側部に
は、熱交換器を迂回するバイパス通風路が設けられ、切
換ダンパの開放によりバイパス通風路を通じて排気流を
流し熱交換を伴わない普通換気も実施できるようになっ
ている。

【０００４】また、室内空気を熱加工する空調機能を果
たす空調装置は、熱媒を循環させる熱交換器と、室内の
空気を、熱交換器を通じて循環させる循環用送風機を備
えている。こうした換気装置或いは通常の給気による換
気装置と空調装置を一つの室に設置して連動させ換気空
調システムとして、当該室内を快適性の高い雰囲気にす
る技術が提唱されてきている。例えば、特開２０００―
１２１１３２号公報には、室温を検出する室温検出手段
と外気温を検出する外気温検出手段を設け、室内外の温
度関係により外気の取入れ制御を行う外気取入れ手段を
備えた空気調和装置が示されている。この空気調和装置
では、冷房運転時には室内温温度より外気温度が高い場
合には外気の取入れを抑え、暖房運転時には室内温度よ
り外気温度が低い場合には外気の取入れを抑えることに
より、熱負荷の増大を抑えた外気の取入れが可能にな
る。熱交換機能を持つ換気装置の熱交換換気と普通換気
の切換えについては、特開平９―１７８２４１号公報
に、空調装置の持つ情報を利用して自動的に行う運転制
御技術が示されている。

【０００５】これは、図６に示すように熱交換換気装置
５０と空調装置５１をモニター回線５２で接続し、空調
装置５１の冷房及び暖房の運転信号や室内温度設定信号
を制御情報として利用し、コントローラ５３によって熱
交換換気と普通換気の切換えを自動的に行うものであ
る。熱交換換気装置５０自体にも、室内側吸込口から吸
込まれる室内気の温度を検出する室内気温度検出器５４
と、室外側吸込口から吸込まれる外気の温度を検出する
外気温度検出器５５が備えられ、空調装置５１から得ら
れる情報と、室内気温度検出器５４と外気温度検出器５
５から得られる温度情報から、省エネルギー性と快適性
を得るべく熱交換換気と普通換気の切換えが行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】換気と空調とに拘わる
換気空調という技術分野において、上記した従来の殆ど
の技術は室内温度と外気温度といった温度を制御動作の
判断材料としている。熱はエネルギーの一形態であり、
強さを示す因子である温度だけで熱を測り、これに基づ
いて制御しても快適性と省エネルギー性を発揮できない
ことがある。例えば、室外温度が室内温度より低くて
も、湿度が室外の方が室内より高ければ、外気の導入に
より冷房負荷は増大してしまうことになる。

【０００７】また、熱交換換気機能を備えた換気装置と
空調装置との連繋による換気空調システムでは、熱交換
せずに外気を取入れた方が効率よく室内を冷房（外気冷
房）できたりするが、温度だけで熱を測る仕方では、例
えば夏季の朝夕等の場合であっても、有効な換気運転を
行うことが難しく、状況によっては省エネルギー性や快
適性が得られないといったことが起きる。

【０００８】本発明は上記した従来の問題点を解消する
ためになされたものであって、その課題とするところ
は、省エネルギー性と快適性の得られる換気空調方法を
開発することであり、省エネルギー性と快適性の得られ
る換気空調システムを開発することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、室内に取入れる外気と、同室内か
ら室外へ排気する室内気とを熱交換器を通して熱交換さ
せて換気する熱交換換気と、熱交換を伴わない普通換気
とを行うことができる換気装置と、同室内の空気を循環
させ室内を空調雰囲気にすることができる空調装置と
を、換気装置の室内へ取入れる外気が空調装置の室内気
の吸込側に向うように配置して換気機能と空調機能が関
連性を持つ換気空調手段を構成し、この換気空調手段
を、室外温度と室外湿度とから算出した室外空気エンタ
ルピーと、室内温度と室内湿度とから算出した室内空気
エンタルピーとにより、熱交換換気と普通換気の運転を
制御する手段を採用する。

【００１０】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、室内に取入れる外気と、同室内から室外へ排気する
室内気とを熱交換器を通して熱交換させて換気する熱交
換換気と、熱交換を伴わない普通換気とを行うことがで
きる換気装置と、同室内の空気を循環させ室内を空調雰
囲気にすることができる空調装置とを、換気装置の室内
へ取入れる外気が空調装置の室内気の吸込側に向うよう
に配置して換気機能と空調機能が関連性を持つ換気空調
手段を構成し、この換気空調手段を制御手段により、室
外温度と室外湿度とから室外空気エンタルピーと、室内
温度と室内湿度とから室内空気エンタルピーとを算出
し、空調装置の冷房運転に際しては室外空気エンタルピ
ーが室内空気エンタルピーより低い場合には、換気装置
を普通換気で運転させ、室内に取入れる外気を空調装置
で除湿冷却して室内に送風させるように制御する手段を
採用する。

【００１１】前記課題を達成するために請求項３の発明
は、室内に取入れる外気と、同室内から室外へ排気する
室内気とを熱交換器を通して熱交換させて換気する熱交
換換気と、熱交換を伴わない普通換気とを行うことがで
きる換気装置と、同室内の空気を循環させ室内を空調雰
囲気にすることができる空調装置とを、換気装置の室内
へ取入れる外気が空調装置の室内気の吸込側に向うよう
に配置して換気機能と空調機能が関連性を持つ換気空調
手段を構成し、この換気空調手段を制御手段により、室
外温度と室外湿度とから室外空気エンタルピーと、室内
温度と室内湿度とから室内空気エンタルピーとを算出
し、空調装置の冷房運転に際しては室外空気エンタルピ
ーが室内空気エンタルピーより低い場合には、換気装置
を普通換気で運転させ、室内に取入れる外気を空調装置
で除湿冷却して室内に送風させるようにし、室外空気エ
ンタルピーが室内空気エンタルピーより高い場合には、
換気装置を熱交換換気で運転させ、室内に取入れる外気
を空調装置で除湿冷却して室内に送風させるように制御
する手段を採用する。

【００１２】前記課題を達成するために請求項４の発明
は、請求項２又は請求項３のいずれかに係る前記手段に
おける制御回路により、室外空気エンタルピーが室内空
気エンタルピーより低く、しかも室内温度＞設定温度＞
室外温度のときは空調装置を送風運転とする制御を行う
ようにする手段を採用する。

【００１３】前記課題を達成するために請求項５の発明
は、請求項２〜請求項４までのいずれかに係る前記手段
における制御回路により、空調装置の暖房運転に際し外
気温度が室内温度より低い場合には、換気装置を熱交換
換気で運転させ、その室内に取入れる外気を空調装置で
昇温して室内に送風させるように制御する手段を採用す
る。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１〜図４は本実施の形態の換気
空調システムについて示したものであり、図５は制御動
作を示したものである。この換気空調システムのシステ
ム構成は、図１〜図３に示すように、熱交換器１を備え
た熱交換換気装置２と、室内空気を熱加工し室内を空調
雰囲気（冷房又は暖房雰囲気）にする空調機能を果たす
空調装置３とを信号線４で結び連繋させたものとなって
いる。熱交換換気装置２は、図３に示すように本体箱体
５に熱交換器１と、排気ファン６と給気ファン７とが組
込まれて構成されている。熱交換器１は空気対空気での
熱交換を行うもので、一次気流（排気流）を通す複数の
直線状の一次通路と二次気流（給気流）を通す複数の直
線状の二次通路とが内部で独立状態のまま交差し、一次
通路の出入口端が対向する二面に開口し、二次通路の出
入口端が他の対向する二面に開口し、両小口が閉止した
六面体に構成されている。

【００１５】本体箱体５は室内側面の開放した箱型に構
成され、その内部のほぼ中央部に熱交換器１が着脱可能
に組込まれている。本体箱体５内には熱交換器１の一次
通路を経路の一部とする排気通風路と、熱交換器１の二
次通路を経路の一部とする給気通風路とが全経路にわた
り互いに離隔して構成されている。給気ファン７は給気
通風路の一部に、排気ファン６は排気通風路の一部に組
込まれている。本体箱体５の室内側面の開放部には着脱
可能な化粧パネル８が装着されている。

【００１６】排気通風路は、本体箱体５に装着された化
粧パネル８の片側に開口された室内吸込口９を入口端と
し、熱交換器１の一次通路を経て排気ファン６の吸込口
から吹出口に向い、室外に臨む室外吹出口を出口端とす
る一連の通路である。給気通風路は、本体箱体５の一側
に開口された室外吸込口を入口端とし、熱交換器１の二
次通路を経て給気ファン７の吸込口から吹出口に向い、
化粧パネル８の室内吸込口９の反対側に開口された室内
吹出口１０を出口端とする一連の通路である。室外吸込
口及び室外吹出口はそれぞれ室外（多くは屋外）に連絡
される。

【００１７】排気通風路にはその熱交換器１より上流側
で分岐し、熱交換器１を迂回して室外へ連絡するバイパ
ス通風路（図示しない）が設けられている。このバイパ
ス通風路には通常においてはこれを閉止している切換ダ
ンパ（図示しない）が設けられ、この切換ダンパがギヤ
ードモーター等により駆動されて開放されることによ
り、熱交換器１を迂回する排気流の流れが形成され、熱
交換を伴わない普通換気を行うことができる。バイパス
通風路が閉止されていれば、給気流と排気流とは熱交換
器１を通過し、連続的な熱交換を伴う熱交換換気が行わ
れる。

【００１８】切換ダンパ及び給気ファン７並びに排気フ
ァン６は、熱交換換気装置２の運転を制御するＣＰＵを
含む制御回路１１により制御され、熱交換換気とバイパ
ス通風路による普通換気とが選択的に行われ、省エネル
ギー性と快適性が得られるようになっている。制御回路
１１には、室外吸込口から吸込まれる熱交換器１を通過
する以前の室外気の温度を検出する室外温度検出手段１
２と、室外吸込口から吸込まれる熱交換器１を通過する
以前の室外気の湿度を検出する室外湿度検出手段１３と
が信号線４を介して接続されている。

【００１９】空調装置３は、室内空気を熱加工し室内を
空調雰囲気にする空調機能を備え、図３に示すように熱
媒を循環させる熱交換器１４と、室内空気を、熱交換器
１４を通じて循環させる循環用送風機１５を備えてい
る。循環用送風機１５及び熱媒循環系統は、空調装置３
の運転を制御する制御回路１６により冷房／暖房の切換
えや、設定温度を目標値とする運転制御が行われる。こ
の制御回路１６には、吸込口１７から吸込まれる熱交換
器１４を通過する以前の室内空気の温度を検出する室内
温度検出手段１８と、吸込口１７から吸込まれる熱交換
器１４を通過する以前の室内空気の湿度を検出する室内
湿度検出手段１９とが信号線４を介して接続されてい
る。熱交換換気装置２と空調装置３は、熱交換換気装置
２の室内へ取入れる外気が空調装置３の室内気の吸込口
１７側に向うように近接して配置され、換気機能と空調
機能が関連性を持つ換気空調手段が構成される。空調装
置３の制御回路１６と熱交換換気装置２の制御回路１１
間も信号線４で接続され、信号のやりとりが可能になっ
ている。

【００２０】熱交換換気装置２は、独自に熱交換換気運
転や普通換気運転を行うことができ、空調装置３も独自
に冷暖房運転を行うことができるが、換気空調手段とし
ての連繋モードでは、熱交換換気装置２の制御回路１１
は、冷房運転時について図５のフローチャートにより示
す動作によって換気空調手段の運転を制御する。なお、
図５のフローチャートは冷房設定時のプログラムに特化
して表記している。

【００２１】図５のフローチャートにおけるステップ♯
１では、室内温度検出手段１８と室内湿度検出手段１９
の検出値である室内温度Ｔ１と室内湿度Ｈ１とを信号線
４を介して空調装置３側から取込み、ステップ♯２にお
いて室内温度Ｔ１と室内湿度Ｈ１から湿り空気線図に基
づいて室内空気のエネルギーの量を表す室内空気エンタ
ルピーｈ1を算出する。そしてステップ♯３においては
室外温度検出手段１２と室外湿度検出手段１３の検出値
である室外温度Ｔ２と室外湿度Ｈ２とを取込み、ステッ
プ♯４において室外温度Ｔ２と室外湿度Ｈ２から湿り空
気線図に基づいて室外空気のエネルギーの量を表す室外
空気エンタルピーｈ２を算出し、ステップ♯５へ進む。
ステップ♯５では室内空気エンタルピーｈ１が室外空気
エンタルピーｈ２より大きいかどうかを判定する。室内
空気エンタルピーｈ１が室外空気エンタルピーｈ２より
大きければステップ♯６に進み、ステップ♯６で外気の
導入のみで冷房が可能かどうかを判定する。この判定
は、室内温度Ｔ１＞設定温度＞室外温度Ｔ２の条件を満
たすかどうかの判定である。

【００２２】ステップ♯５で室内空気エンタルピーｈ１
が室外空気エンタルピーｈ２より大きくなければ、室外
空気のエネルギーの量が室内空気のエネルギーの量より
大きく、外気の導入による冷房は不向きであるとしてス
テップ♯７で換気運転が必要かどうかを判定する。ここ
での判定は室内空気の汚れの度合い等、室内空気や室外
空気のエネルギーの量とは異なる基準で判定する。ステ
ップ♯６で室内温度Ｔ１＞設定温度＞室外温度Ｔ２であ
れば、ステップ♯８において空調装置３についてはその
循環用送風機１５を運転させ、熱媒循環は停止させ、熱
交換換気装置２については熱交換を伴わない普通換気運
転をする処理を行いステップ♯１２に進む。これによ
り、室内へ外気が熱交換換気装置２の室内吹出口１０か
ら室内へ吹出され、空調装置３の吸込口１７から吸込ま
れ、なにも加工しないで吹出口から室内へ吹出される。
室内へ吹出された外気は循環用送風機１５により室内を
循環し、室内を外気の導入により自然冷房する。

【００２３】そしてステップ♯１２で設定温度＞室内温
度Ｔ１かどうかの判定を行い設定温度＞室内温度Ｔ１で
あればステップ♯１３で換気空調手段を停止させる処理
を行い、そうでなければステップ♯１の処理に戻る。ス
テップ♯６で外気の導入冷房が可能でないとき、即ち、
外気の導入だけでは設定温度に室内温度Ｔ１を近づける
ことが無理なときは、ステップ♯９において、空調装置
３については冷房運転をさせ、熱交換換気装置２につい
ては熱交換を伴わない普通換気運転をする処理を行いス
テップ♯１２に進む。これにより、室内へ外気が熱交換
換気装置２の室内吹出口１０から室内へ吹出され、空調
装置３の吸込口１７から吸込まれ、熱交換器１４を通過
することにより除湿され冷却されて吹出口から室内へ吹
出される。室内へ吹出された除湿され冷却された外気は
循環用送風機１５により室内を循環し、室内を外気の導
入と空調装置３の加工により冷房雰囲気にする。

【００２４】ステップ♯７で換気運転が必要と判定すれ
ば、ステップ♯１０において、空調装置３については冷
房運転をさせ、熱交換換気装置２については熱交換を伴
う熱交換換気運転をする処理を行いステップ♯１２に進
む。これにより、室内へ排気流との間で熱交換され、熱
回収した外気が熱交換換気装置２の室内吹出口１０から
室内へ吹出され、空調装置３の吸込口１７から吸込ま
れ、熱交換器１４を通過することにより除湿され冷却さ
れて吹出口から室内へ吹出される。室内へ吹出された除
湿され冷却された外気は循環用送風機１５により室内を
循環し、室内を外気の導入と空調装置３の加工により冷
房雰囲気にする。熱交換換気装置２により吸込まれ排気
される室内空気の熱は熱交換換気装置２の熱交換器１に
おいて回収され、冷房負荷の軽減が図られる。ステップ
♯７で換気運転が不用と判定すれば、ステップ♯１１に
おいて、空調装置３については冷房運転させ、熱交換換
気装置２については運転を停止する処理を行いステップ
♯１２に進む。

【００２５】冬季において、利用者の設定により換気運
転が指示された場合は、熱交換換気装置２の制御回路１
１は、室外温度Ｔ２が室内温度Ｔ１より十分低い場合に
は、熱交換器換気装置２を熱交換換運転させその室内に
取入れる外気を熱交換により昇温し、さらに空調装置３
で加温して室内に送風させる。これにより、外気温が低
く排気流間で熱交換して室内に供給しても冷風感が残る
ような状況でも、空調装置３で加温してから室内へ供給
するため冷風感を醸さずに室内を快適性を損なわずに換
気することができる。

【００２６】このように、室内空気エンタルピーｈ１と
室外空気エンタルピーｈ２を基準として換気と空調を制
御することにより、快適性と省エネルギー性を発揮する
ことができる。なお、熱交換換気装置２の普通換気運転
については、熱交換器１を迂回するバイパス通風路の開
放による仕方の他にも排気ファン６を停止させ、給気フ
ァン７のみを運転させる仕方で行うことも可能である。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、省エネルギー
性と快適性の得られる換気空調方法が得られる。

【００２８】請求項２の発明によれば、冷房に際し省エ
ネルギー性と快適性の得られる換気空調システムが得ら
れる。

【００２９】請求項３の発明によれば、冷房に際し省エ
ネルギー性と快適性の得られる換気空調システムが得ら
れる。

【００３０】請求項４の発明によれば、請求項２又は請
求項３のいずれかに係る前記効果とともに外気の導入に
よる自然冷房を適切に行うことができるようになる。

【００３１】請求項５の発明によれば、請求項２〜請求
項４までのいずれかに係る前記効果とともに暖房運転に
際し冷風感のない換気が可能になり、快適性が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態の換気空調システムを示す構成図
である。

【図２】 実施の形態の換気空調手段の熱交換換気装置
の構成図である。

【図３】 実施の形態の換気空調手段の空調装置の構成
図である。

【図４】 実施の形態の換気空調手段の熱交換換気装置
の普通換気運転時を示す構成図である。

【図５】 実施の形態の制御回路の制御動作を示すフロ
ーチャートである。

【図６】 従来の空調装置の機能ブロック図である。

【符号の説明】

１ 熱交換器、 ２ 熱交換換気装置、 ３ 空調装
置、 ６ 排気ファン、７ 給気ファン、 ９ 室内吸
込口、 １０ 室内吹出口、 １１ 制御回路、 １２
室外温度検出手段、 １３ 室外湿度検出手段、 １
５ 循環用送風機、 １７ 吸込口、 １８ 室内温度
検出手段、 １９ 室内湿度検出手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室内に取入れる外気と、同室内から室外
   へ排気する室内気とを熱交換器を通して熱交換させて換
   気する熱交換換気と、熱交換を伴わない普通換気とを行
   うことができる換気装置と、同室内の空気を循環させ室
   内を空調雰囲気にすることができる空調装置とを、前記
   換気装置の室内へ取入れる外気が前記空調装置の室内気
   の吸込側に向うように配置して換気機能と空調機能が関
   連性を持つ換気空調手段を構成し、この換気空調手段
   を、室外温度と室外湿度とから算出した室外空気エンタ
   ルピーと、室内温度と室内湿度とから算出した室内空気
   エンタルピーとにより、熱交換換気と普通換気の運転を
   制御する換気空調方法。
2. 【請求項２】 室内に取入れる外気と、同室内から室外
   へ排気する室内気とを熱交換器を通して熱交換させて換
   気する熱交換換気と、熱交換を伴わない普通換気とを行
   うことができる換気装置と、同室内の空気を循環させ室
   内を空調雰囲気にすることができる空調装置とを、前記
   換気装置の室内へ取入れる外気が前記空調装置の室内気
   の吸込側に向うように配置して換気機能と空調機能が関
   連性を持つ換気空調手段を構成し、この換気空調手段を
   制御手段により次のように制御する換気空調システム。
   制御手段は、室外温度と室外湿度とから室外空気エンタ
   ルピーと、室内温度と室内湿度とから室内空気エンタル
   ピーとを算出し、前記空調装置の冷房運転に際しては室
   外空気エンタルピーが室内空気エンタルピーより低い場
   合には、前記換気装置を普通換気で運転させ、室内に取
   入れる外気を前記空調装置で除湿冷却して室内に送風さ
   せるように制御する。
3. 【請求項３】 室内に取入れる外気と、同室内から室外
   へ排気する室内気とを熱交換器を通して熱交換させて換
   気する熱交換換気と、熱交換を伴わない普通換気とを行
   うことができる換気装置と、同室内の空気を循環させ室
   内を空調雰囲気にすることができる空調装置とを、前記
   換気装置の室内へ取入れる外気が前記空調装置の室内気
   の吸込側に向うように配置して換気機能と空調機能が関
   連性を持つ換気空調手段を構成し、この換気空調手段を
   制御手段により次のように制御する換気空調システム。
   制御手段は、室外温度と室外湿度とから室外空気エンタ
   ルピーと、室内温度と室内湿度とから室内空気エンタル
   ピーとを算出し、前記空調装置の冷房運転に際しては室
   外空気エンタルピーが室内空気エンタルピーより低い場
   合には、前記換気装置を普通換気で運転させ、室内に取
   入れる外気を前記空調装置で除湿冷却して室内に送風さ
   せるようにし、室外空気エンタルピーが室内空気エンタ
   ルピーより高い場合には、前記換気装置を熱交換換気で
   運転させ、室内に取入れる外気を前記空調装置で除湿冷
   却して室内に送風させるように制御する。
4. 【請求項４】 請求項２又は請求項３のいずれかに記載
   の換気空調システムであって、制御回路は、室外空気エ
   ンタルピーが室内空気エンタルピーより低く、しかも室
   内温度＞設定温度＞室外温度のときは空調装置を送風運
   転とする制御を行う換気空調システム。
5. 【請求項５】 請求項２〜請求項４までのいずれかに記
   載の換気空調システムであって、制御回路は、空調装置
   の暖房運転に際し外気温度が室内温度より低い場合に
   は、換気装置を熱交換換気で運転させ、その室内に取入
   れる外気を前記空調装置で昇温して室内に送風させるよ
   うに制御する換気空調システム。