JP2015121356A - 熱交換換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えたシンプルかつ実使用状態に合った方法によって、フィルターが目詰まりした場合でも風量を低下させないように制御する熱交換換気装置を提供すること。
【解決手段】屋外から室内への給気流を形成する給気送風機と、室内から屋外への排気流を形成する排気送風機と、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、給気流中または排気流中に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、給気送風機および排気送風機への出力を複数段階に刻んだノッチ毎にその強弱に応じて設定されたノッチ指数と、ノッチ毎の運転時間と、空気の汚れ度合いに応じて設定された汚れ指数と、を記憶する記憶部と、ノッチ指数と、運転時間と、汚れ指数と、の積により求められる実処理総風量値に応じて、少なくとも給気送風機および排気送風機のいずれか一方の出力を制御する制御部と、を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換器を介して同時給排気による熱交換を行う熱交換換気装置に関するものである。

熱交換換気装置は、空気対空気での熱交換を行う熱交換器が内蔵され、熱交換を行いながら同時給排気により換気を行うものである。
従来の熱交換換気装置には、熱交換器の極近傍かつ上流側、すなわち給気送風機によって形成される給気流の上流側および排気送風機によって形成される排気流の上流側に空気中の塵埃を除去する目的のフィルターと、給気送風機、排気送風機などを制御するための制御基板が備えられているものがある（例えば特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の熱交換換気装置は、送風機のモータにＤＣモータを採用し、ＤＣモータの回転数および電流値を検知し、それらの積と送風機の目標風量との関係からフィルターの目詰まりを把握する。そして、フィルターが目詰まりして送風機の風量が低下した場合は、送風機への供給電圧を増やして送風機の風量を増加させることで、風量を低下させないように制御している。
また、特許文献２に記載の熱交換換気装置は、運転時間に応じて送風機の回転数を増加させることで、フィルターが目詰まりした場合でも風量を低下させないように制御している。

特許第５１１１００２号公報 特開２００９−２５５４号公報

しかしながら、特許文献１のような制御を行う熱交換換気装置では、回転数検知装置や電流値検知装置にコストがかかり、また、回転数および電流値は電圧降下などの外部要因によって変動したりするため、上記制御の精度を高めるためには、複雑な制御を行う必要があった。
さらに、上記の複雑な制御は、制御基板１つに対して製品が１機種であれば可能であるが、制御基板１つに対して製品が複数機種シリーズ展開されるような場合には検知回転数や検知電流の検知幅も広がるため、制御するための計算式もより複雑になるという課題があった。

また、特許文献２のような制御を行う熱交換換気装置では、運転時間に基づいて回転数を制御しているが、例えば強と弱という２つのノッチが存在した場合に、強ノッチで１０００時間の運転と弱ノッチで１０００時間の運転とではフィルターの目詰まり具合は明らかに異なるため、運転時間のみに基づいて回転数を制御することは、実使用状態に合わないという課題があった。
さらに、運転時間のみに基づいてフィルターのメンテナンスサインを出しているが、フィルターが目詰まりする進行度合いは、運転場所における空気の汚れ度合いによって異なるため、このような方法ではやはり実使用状態に合わないという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、コストを抑えたシンプルかつ実使用状態に合った方法によって、フィルターが目詰まりした場合でも風量を低下させないように制御する熱交換換気装置を提供することを目的とする。

本発明に係る熱交換換気装置は、屋外から室内への給気流を形成する給気送風機と、室内から屋外への排気流を形成する排気送風機と、前記給気流と前記排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、前記給気流中および前記排気流中の少なくとも一方に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、前記給気送風機および前記排気送風機への出力を複数段階に刻んだノッチ毎にその強弱に応じて設定されたノッチ指数と、前記ノッチ毎の運転時間と、空気の汚れ度合いに応じて設定された汚れ指数と、の積により求められる実処理総風量値に応じて、少なくとも前記給気送風機および前記排気送風機の少なくとも一方の出力を制御する制御部と、を備えたものである。

本発明に係る熱交換換気装置によれば、ノッチ指数と、ノッチ毎の運転時間と、運転場所における汚れ指数と、の積により求められる実処理総風量値に応じて給気送風機および排気送風機の出力を制御するため、コストを抑えたシンプルかつ実使用状態に合った方法によって、フィルターが目詰まりした場合でも風量を低下させないように制御することができる。

本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の構成を概略的に示す平面図である。 本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の構成を概略的に示す平面図である。図１の矢印は、給気流１ａまたは排気流２ａの流れる方向を示している。
以下、本実施の形態に係る熱交換換気装置の構成について説明する。
熱交換換気装置は、空調対象空間（例えば、家、ビル、倉庫など）の空気を取り込んで空調対象空間外に排出するとともに、空調対象空間外の空気を取り込んで空調対象空間に供給することができるものである。なお、以下の説明においては、空調対象空間が、家の室内である場合を例に説明する。また、「室外空気」は熱交換換気装置から室内に供給される給気に対応し、「室内空気」は、熱交換換気装置から室外に排出される「排気」に対応する。

本実施の形態に係る熱交換換気装置は、給気送風機１と、排気送風機２と、熱交換器３と、給気用フィルター４と、排気用フィルター５と、制御部６と、発報手段１２と、を備え、その内部には互いに区画された給気路１０および排気路１１が、熱交換器３を通過するように形成されている。

給気送風機１は、屋外から室内への給気流１ａを形成するモータ（例えばＤＣモータ）１ｂが搭載され、給気路１０に設けられている。
排気送風機２は、室内から屋外への排気流２ａを形成するモータ（例えばＤＣモータ）２ｂが搭載され、排気路１１に設けられている。
本実施の形態では、給気送風機１および排気送風機２は、熱交換器３の下流側にそれぞれ配置されている。

熱交換器３は、給気路１０を流れる給気流１ａと排気路１１を流れる排気流２ａとの間で熱交換するものである。なお、熱交換器３の内部において、排気流２ａが通る一次側風路と、給気流１ａが通る二次側風路とは互いに垂直に交差しており、これにより給気流１ａと排気流２ａとの間で熱交換することが可能となっている。

給気用フィルター４は、給気路１０に設けられ、給気送風機１によって生成される給気流１ａ中に含まれる塵埃などを捕集するものである。
排気用フィルター５は、排気路１１に設けられ、排気送風機２によって生成される排気流２ａ中に含まれる塵埃などを捕集するものである。
本実施の形態では、給気用フィルター４および排気用フィルター５は、熱交換器３の極近傍かつ上流側にそれぞれ配置されている。

発報手段１２は、給気用フィルター４および排気用フィルター５の清掃や交換をユーザーや管理者に促すため、メンテナンスサインを発報する（例えば、ＬＥＤを発光させる）ものである。なお、本実施の形態では発報手段１２を１つとしているが、給気用フィルター４用と排気用フィルター５用にそれぞれ設けてもよい。

制御部６は、熱交換換気装置を構成する各種機器の制御を行うための電気回路、マイクロコンピュータ、記憶部６ａなどを備えている。この制御部６が、給気送風機１のモータ１ｂおよび排気送風機２のモータ２ｂ（以下、単にモータとも称する）への出力を制御することにより、給気流１ａおよび排気流２ａを調整する。
記憶部６ａは、各種情報を記憶するものであり、少なくともノッチ指数、ノッチ毎運転時間、および汚れ指数を記憶する。なお、本実施の形態では記憶部６ａは制御部６と一体としているが、別体としてもよい。

ノッチ指数とは、給気送風機１および排気送風機２への出力（つまり、熱交換換気装置の運転の強さ）を複数段階に刻んだノッチ毎に、その強弱に応じて設定された値である。例えば、４段階のノッチを有する場合に、最強ノッチを１、２番目に強いノッチを０．７５、３番目に強いノッチを０．５、最弱ノッチを０．２５に設定する。
なお、このノッチ指数は、製品仕様決定時に自由に設定することができる。また、実際のユーザーや管理者などによって後からでも設定変更可能である。

ノッチ毎運転時間とは、ノッチ毎における熱交換換気装置の運転時間である。なお、運転時間を１時間単位で計算し、その際に３０分未満は切り捨て、３０分以上１時間未満は１時間に切り上げるなどして、計算簡略化を行うこともできる。

汚れ指数とは、空気の汚れ度合いに応じて設定された値である。例えば、空気汚れがかなりひどい場合を１．５、比較的ひどい場合を１．２５、普通の場合を１、ややきれいな場合を０．７５、かなりきれいな場合を０．５に設定する。
なお、この汚れ指数は、製品仕様決定時に自由に設定することができる。また、実際のユーザーや装置の管理者などによって後からでも設定変更可能である。そのため、フィルターの清掃時または交換時に、フィルター目詰まりがひどい場合やあまり目詰まりがない場合などは、その状況に応じて汚れ指数を調整することができる。

以下、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の制御方法の概略を説明する。
本実施の形態に係る熱交換換気装置の制御は、実処理総風量値に基づいて行われる。この実処理総風量値は、（ノッチ指数）×（運転時間）×（汚れ指数）の演算式によって求められる。そして、この演算式を用いて運転したノッチおよび場所毎に計算し、それらを加算することにより求められる。

例えば、本実施の形態に係る熱交換換気装置を、比較的空気汚れのひどい環境下で、ある１日において、最強ノッチで８時間、３番目に強いノッチで２時間運転したとする。
すると、その日の実処理総風量値は、１×８×１．２５＋０．５×２×１．２５＝１０＋１．２５＝１１．２５となる。
これと同様の運転を例えば８８日繰り返したとすると、累積の実処理総風量値は、１１．２５×８８＝９９０となり、翌８９日目の途中で１０００に到達する。

そして、累積の実処理総風量値が、閾値（例えば１０００）に到達した時点で、制御部６は、給気送風機１および排気送風機２のモータへの出力をわずかに上げる。例えば、モータへの出力を現在の出力（元の出力）に対して所定量（例えば２．５％）上げる。さらに閾値を複数設定し、累積の実処理総風量値が各閾値に達する毎にモータへの出力を現在の出力（元の出力）に対して所定量上げる。

そうすることで、フィルターの目詰まりによって低下してきていた風量を回復することができ、風量を低下させないように制御することができる。
さらに、累積の実処理総風量値が複数の閾値の内のある閾値に達したら発報手段１２によりフィルターのメンテナンスサインを発報し、フィルターの清掃や交換を促すサインを出す。そうすることで、適切なタイミングでフィルターを清掃や交換をすることが可能となる。

図２は、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の制御方法を示すフローチャートである。
以下、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の制御方法を、図２に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
なお、本実施の形態では、実処理総風量値の計算は１日毎に行うものとする。
まず、熱交換換気装置の運転を開始し、１日経過したかどうかを判定する（Ｓ１）。１日経過したら（Ｙｅｓ）、記憶部６ａに記憶されているノッチ指数、ノッチ毎運転時間、および汚れ指数を参照し、実処理総風量値を計算する（Ｓ２）。１日の実処理総風量値を計算したら、累積の実処理総風量値を計算する（Ｓ３）。ここで、累積の実処理総風量値は、前日までに累積された実処理総風量値に、その日の実処理総風量値を加算して求められる。

そして、累積の実処理総風量値が閾値である第１段階設定値（例えば１０００）に到達したかどうかを判定する（Ｓ４）。第１段階設定値に到達していなければ（Ｎｏ）、Ｓ１に戻る。第１段階設定値に到達していたら（Ｙｅｓ）、累積の実処理総風量値が閾値である第２段階設定値（例えば２０００）に到達したかどうかを判定する（Ｓ５）。第２段階設定値に到達していなければ（Ｎｏ）、前回（前日）も第１段階設定値に到達していたかどうかを判定する（Ｓ６）。前回（前日）も第１段階設定値に到達していたら（Ｙｅｓ）、Ｓ１に戻る。前回（前日）は第１段階設定値に到達していない（Ｎｏ）、つまり第１段階設定値に到達したのは今回が初めてなら、制御部６はモータへの出力を現在の出力から所定量（例えば２．５％）上げて（Ｓ７）、Ｓ１に戻る。

一方、Ｓ５の判定で第２段階設定値に到達していたら（Ｙｅｓ）、累積の実処理総風量値が閾値である最終段階設定値（例えば３０００）に到達したかどうかを判定する（Ｓ８）。第３段階設定値に到達していなければ（Ｎｏ）、前回（前日）も第２段階設定値に到達していたかどうかを判定する（Ｓ９）。前回（前日）も第２段階設定値に到達していたら（Ｙｅｓ）、Ｓ１に戻る。前回（前日）は第２段階設定値に到達していない（Ｎｏ）、つまり第２段階設定値に到達したのは今回が初めてなら、制御部６はモータへの出力を現在の出力から所定量（例えば２．５％）上げて（Ｓ１０）、Ｓ１に戻る。

一方、Ｓ８の判定で最終段階設定値に到達していたら（Ｙｅｓ）、フィルターのメンテナンスサインを発報する（Ｓ１１）。そして、フィルターの清掃や交換をユーザーや管理者に促し、フィルターが清掃または交換されることで、熱交換換気装置は本来の風量を発揮することができる。そのため、適切なタイミングでフィルターを清掃または交換することが可能となる。
なお、フィルターを清掃または交換したタイミングでメンテナンスサインをリセットすることにより、累積の実処理総風量値がリセットされ、上げられたモータへの出力もリセットされるようにするとよい。

以上のように、ノッチ指数と、運転時間と、汚れ指数と、の積により求められる実処理総風量値を計算し、累積の実処理総風量値に応じてモータへの出力を上げることで、フィルターの目詰まりによって低下してきていた風量を回復することができる。また、本制御を行うにあたり、回転数検知装置や電流値検知装置は不要である。
そのため、本実施の形態に係る熱交換換気装置は、コストを抑えたシンプルかつ実使用状態に合った方法によって、フィルターが目詰まりした場合でも風量を低下させないように制御することができる。

なお、本実施の形態では、実処理総風量値の計算を１日毎に行うものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば数時間毎、ノッチが変更された毎などとしてもよい。
また、閾値を第１段階設定値、第２段階設定値、最終段階設定値の３段階に分けて行ったが、これに限定されるものではなく、少なくしてもよいし、多くしてもよい。
また、第１段階設定値、第２段階設定値、最終段階設定値、および、モータへの出力を上げる量は、任意の値とすることができる。

なお、本実施の形態では、給気送風機１および排気送風機２を両方制御することを前提として説明したが、どちらか一方のみを制御するようにしてもよい。
また、給気流１ａの風量と排気流２ａの風量を異ならせる必要がある場合は、給気送風機１および排気送風機２のうち、どちらに基づいて実処理総風量値を求めるか選択することができるようにするとよい。

１ 給気送風機、１ａ 給気流、１ｂ （給気送風機の）モータ、２ 排気送風機、２ａ 排気流、２ｂ （排気送風機の）モータ、３ 熱交換器、４ 給気用フィルター、５ 排気用フィルター、６ 制御部、６ａ 記憶部、１０ 給気路、１１ 排気路、１２ 発報手段。

Claims (6)

1. 屋外から室内への給気流を形成する給気送風機と、
   室内から屋外への排気流を形成する排気送風機と、
   前記給気流と前記排気流との間で熱交換を行う熱交換器と、
   前記給気流中および前記排気流中の少なくとも一方に含まれる塵埃を捕集するフィルターと、
   前記給気送風機および前記排気送風機への出力を複数段階に刻んだノッチ毎にその強弱に応じて設定されたノッチ指数と、前記ノッチ毎の運転時間と、空気の汚れ度合いに応じて設定された汚れ指数と、の積により求められる実処理総風量値に応じて、少なくとも前記給気送風機および前記排気送風機の少なくとも一方の出力を制御する制御部と、を備えた
   ことを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記実処理総風量値は、前記ノッチ指数と、前記運転時間と、運転場所における前記汚れ指数と、の積を、運転したノッチおよび場所毎に計算し、それらを加算することにより求められる
   ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記ノッチ指数は、強い出力ほど大きな値が設定され、
   前記汚れ指数は、空気の汚れ度合いが大きいほど大きな値が設定され、
   前記制御部は、
   累積した前記実処理総風量値が、予め設定された閾値に達したら前記給気送風機および前記排気送風機への出力を上げる
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換換気装置。
4. 前記閾値を複数設定し、
   前記実処理総風量値が各前記閾値に達する毎に、少なくとも前記給気送風機および前記排気送風機のいずれか一方への出力を上げる
   ことを特徴とする請求項３に記載の熱交換換気装置。
5. 発報手段を備え、
   前記実処理総風量値が前記閾値の内のある閾値に達したら前記発報手段により前記フィルターの清掃または交換を促す
   ことを特徴とする請求項３または４に記載の熱交換換気装置。
6. 前記実処理総風量値を、
   前記給気送風機および前記排気送風機のうち、どちらに基づいて求めるか選択することができる
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換換気装置。

Images