JP5845389B2 - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、寒冷地等で使用され、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路との間で熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。

この種の熱交換形換気装置は、冬季に室外が、例えば−１０℃以下のような低い温度になると、室内から通風された温かい排気流が流れる熱交換素子の排気経路内において、隣接する給気経路内の室外から通風された冷たい給気流によって排気流が冷やされることで、排気流路が結露・結氷が発生し目詰まりしていくが、従来の熱交換形換気装置では、この結露・結氷による目詰まりを凍結抑制制御による間欠運転によって抑制する構成をとっていた（例えば、特許文献１参照）。

以下、特許文献１に示す熱交換形換気装置について、図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、熱交換器ユニット１０１は、熱交換換気を行なうことができる熱交換エレメント１０２と、室内の空気を室外へ排気し熱交換エレメント１０２を経由する排気経路１０３と、室外の空気を室内へ給気し熱交換エレメント１０２を経由する給気経路１０４と、排気経路１０３に組み込まれる排気ファン１０５と、給気経路１０４に組み込まれる給気ファン１０６と、室外の空気の外気温度を検出する温度センサ１０７と、温度センサ１０７で検出した外気温度によって排気ファン１０５と給気ファン１０６の運転制御を行う制御部とを備えている。

そして、熱交換器ユニット１０１の制御部は、外気温度が−１０℃を下回った時に、熱交換エレメント１０２が凍結することを抑えるため、外気温度に応じて２つの凍結抑制制御を行う。この２つの凍結抑制制御は第１凍結抑制制御及び第２凍結抑制制御である。

第１凍結抑制制御は、外気温度が−１０℃を下回った場合に、熱交換エレメント１０２の凍結を抑制する制御であり、排気ファン１０５を常時作動させ、給気ファン１０６の動作を６０分のうち最初の１５分だけ休止させる運転を繰り返す。

第２凍結抑制制御は、外気温度が−１５℃を下回った場合に、第１凍結抑制制御よりも強力に熱交換エレメント１０２の凍結を抑制する制御であり、排気ファン１０５及び給気ファン１０６の間欠運転を行う。第２凍結抑制制御は、排気ファン１０５及び給気ファン１０６を６０分休止させた後に５分だけ作動を再開させる運転を繰り返す。

特開２００３−１４８７８０号公報

このような従来の熱交換形換気装置においては、凍結抑制制御による間欠運転をおこなっている間は熱交換換気ができないという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、寒冷地など熱交換素子内部に結露・結氷が発生する条件下において、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができる熱交換形換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明の熱交換形換気装置は、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記給気経路中の給気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第一開口部および第二開口部と、前記熱交換素子内の給気流の流通方向を反転させる室外側給気切替部と室内側給気切替部とを備え、前記室外側給気切替部は、室外と前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側給気切替部は、前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側給気切替部と前記室内側給気切替部を同時に動作させることで、前記第一開口部と室外とが連通するとともに前記第二開口部と室内とが連通する第一給気状態と、前記第一開口部と室内とが連通するとともに前記第二開口部と室外とが連通する第二給気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記給気流の流通方向を反転するという構成としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

また、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記排気経路中の排気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第三開口部および第四開口部と、前記熱交換素子内の排気流の流通方向を反転させる室外側排気切替部と室内側排気切替部とを備え、前記室外側排気切替部は、室外と前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側排気切替部は、前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側排気切替部と前記室内側排気切替部を同時に動作させることで、前記第三開口部と室外とが連通するとともに前記第四開口部と室内とが連通する第一排気状態と、前記第三開口部と室内とが連通するとともに前記第四開口部と室外とが連通する第二排気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記排気流の流通方向を反転するという構成にしてもよく、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明の熱交換形換気装置によれば、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記給気経路中の給気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第一開口部および第二開口部と、前記熱交換素子内の給気流の流通方向を反転させる室外側給気切替部と室内側給気切替部とを備え、前記室外側給気切替部は、室外と前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側給気切替部は、前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側給気切替部と前記室内側給気切替部を同時に動作させることで、前記第一開口部と室外とが連通するとともに前記第二開口部と室内とが連通する第一給気状態と、前記第一開口部と室内とが連通するとともに前記第二開口部と室外とが連通する第二給気状態とを切り替えるという構成にしたことにより、室外がきわめて低い温度になり熱交換素子内部の排気経路に結露・氷結が発生して熱交換換気が困難になる時に、第一給気状態と、第二給気状態とを切り替えることで、熱交換素子内を流れる給気流の流通方向を反転させる。

給気流の流通方向を反転させることにより、熱交換前の冷たい給気流が流入していた第一開口部から熱交換後の暖かい給気流が流出し、熱交換後の暖かい給気流が流出していた第二開口部に熱交換前の冷たい給気流が流入するようにし、熱交換素子内部の給気流路の温度分布を反転できる。

その結果、熱交換素子内部の相対的に低温となっていた部分、すなわち給気流が流入していた第一開口部近傍の排気経路に発生していた結露・結氷を給気経路中の熱交換後の暖かい給気流により蒸発・融解できる。

さらに、熱交換前の給気流を切り替える室外側給気切替部と、熱交換後の給気流を切り替える室内側給気切替部とを別に備えることにより、給気流を切り替える際に熱交換前後の温度差・湿度差を持った気体が混合され、切替部内部に結露・結氷が発生する危険を低減することができる。このことにより、室外がきわめて低い温度になった場合であっても安定して給気流を反転させることができる。

また、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記排気経路中の排気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第三開口部および第四開口部と、前記熱交換素子内の排気流の流通方向を反転させる室外側排気切替部と室内側排気切替部とを備え、前記室外側排気切替部は、室外と前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側排気切替部は、前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側排気切替部と前記室内側排気切替部を同時に動作させることで、前記第三開口部と室外とが連通するとともに前記第四開口部と室内とが連通する第一排気状態と、前記第三開口部と室内とが連通するとともに前記第四開口部と室外とが連通する第二排気状態とを切り替えるという構成にしたことにより、室外がきわめて低い温度になり熱交換素子内部の排気経路に結露・氷結が発生して熱交換換気が困難になる時に、第一排気状態と、第二排気状態とを切り替えることで、熱交換素子内を流れる排気流の流通方向を反転させる。

排気流の流通方向を反転させることにより、熱交換前の暖かい排気流が流入していた第四開口部から熱交換後の冷たい排気流が流出し、熱交換後の冷たい排気流が流出していた第三開口部に熱交換前の暖かい排気流が流入するようにし、熱交換素子内部の排気経路の温度分布を反転できる。

その結果、熱交換素子内部の相対的に低温となっていた部分、すなわち排気流が流出していた第三開口部近傍の排気経路に発生していた結露・結氷を熱交換前の暖かい排気流により蒸発・融解できる。

さらに、熱交換前の排気流を切り替える室外側排気切替部と、熱交換後の排気流を切り替える室内側排気切替部とを別に備えることにより、排気流を切り替える際に熱交換前後の温度差・湿度差を持った気体が混合され、切替部内部に結露・結氷が発生する危険を低減することができる。このことにより、室外がきわめて低い温度になった場合であっても安定して排気流を反転させることができる。

以上の作用により熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解することができる熱交換換気装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態１における第一給気状態および第一排気状態の熱交換形換気装置を示す構成模式図 本発明の実施の形態１における第二給気状態および第二排気状態の熱交換形換気装置を示す構成模式図 本発明の実施の形態１における室外側給気切替部の断面を示す構成図 本発明の実施の形態１における第二給気状態および第一排気状態の熱交換形換気装置を示す構成模式図 本発明の実施の形態１における第一給気状態および第二排気状態の熱交換形換気装置を示す構成模式図 室外側給気切替部近傍の構成模式図 従来の熱交換気ユニットを示す概略断面の構成図

本発明の請求項１記載の熱交換形換気装置は、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記給気経路中の給気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第一開口部および第二開口部と、前記熱交換素子内の給気流の流通方向を反転させる室外側給気切替部と室内側給気切替部とを備え、前記室外側給気切替部は、室外と前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側給気切替部は、前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側給気切替部と前記室内側給気切替部を同時に動作させることで、前記第一開口部と室外とが連通するとともに前記第二開口部と室内とが連通する第一給気状態と、前記第一開口部と室内とが連通するとともに前記第二開口部と室外とが連通する第二給気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記給気流の流通方向を反転するという構成を有する。

これにより、室外がきわめて低い温度になり熱交換素子内部の排気経路に結露・氷結が発生して熱交換換気が困難になる時に、第一給気状態と、第二給気状態とを切り替えることで、熱交換素子内を流れる給気流の流通方向を反転する。

給気流の流通方向を反転することにより、熱交換前の冷たい給気流が流入していた第一開口部から熱交換後の暖かい給気流が流出し、熱交換後の暖かい給気流が流出していた第二開口部に熱交換前の冷たい給気流が流入するようになり、熱交換素子内部の給気流路の温度分布が反転する。

その結果、熱交換素子内部の相対的に低温となっていた部分、すなわち給気流が流入していた第一開口部近傍の排気経路に発生していた結露・結氷を給気経路中の熱交換後の暖かい給気流により暖めて蒸発・融解することができる。

さらに、熱交換前の給気流を切り替える室外側給気切替部と、熱交換後の給気流を切り替える室内側給気切替部とを別に備えることにより、給気流を切り替える際に熱交換前後の温度差・湿度差を持った気体が混合され、切替部内部に結露・結氷が発生する危険を低減することができる。このことにより、室外がきわめて低い温度になった場合であっても安定して給気流を反転させることができる。

以上の作用により熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができるという効果を奏する。

また、室外側給気切替部と室内側給気切替部はそれぞれ断熱性を有する素材からなるという構成にしてもよい。

これにより、室外側給気切替部または室内側給気切替部が給気経路を切り替える時に、切替前に給気流が流通していた経路と切替後に給気流が流通した経路との間で温度差が生じた場合であっても、両経路間で熱交換が生じることを抑制することができる。そのため、前記熱交換による室外側給気切替部または室内側給気切替部近傍の給気経路内部における結露・結氷の発生を抑制し、給気切替部の結露・結氷による動作不全の発生を抑制することができるため、継続的に給気流の流通方向を反転させ、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができるという効果を奏する。

また、室外側給気切替部を迂回して、第一給気状態に室外と第二開口部を連通させ、第二給気状態に室外と第一開口部を連通させる給気バイパスを備える構成としてもよい。

これにより、室外がきわめて低い温度になり、第一給気状態と第二給気状態を切り替えることで熱交換素子内部の結露・結氷を蒸発・融解させるときに、給気バイパスを用いて給気流の一部を、前記熱交換素子を流通させずに室内へ給気することができる。そのため、前記熱交換素子全体の温度低下を抑制することができ、前記給気流の流通方向の反転による前記熱交換素子内部の結露・結氷の蒸発・融解を促進することができる。

また、室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記排気経路中の排気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第三開口部および第四開口部と、前記熱交換素子内の排気流の流通方向を反転させる室外側排気切替部と室内側排気切替部とを備え、前記室外側排気切替部は、室外と前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側排気切替部は、前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側排気切替部と前記室内側排気切替部を同時に動作させることで、前記第三開口部と室外とが連通するとともに前記第四開口部と室内とが連通する第一排気状態と、前記第三開口部と室内とが連通するとともに前記第四開口部と室外とが連通する第二排気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記排気流の流通方向を反転するという構成にしてもよい。

これにより、室外がきわめて低い温度になり熱交換素子内部の排気経路に結露・氷結が発生して熱交換換気が困難になる時に、第一排気状態と、第二排気状態とを切り替えることで、熱交換素子内を流れる排気流の流通方向を反転させることができる。そのため、熱交換前の暖かい排気流が流入していた第四開口部から熱交換後の冷たい排気流が流出し、熱交換後の冷たい排気流が流出していた第三開口部に熱交換前の暖かい排気流が流入することで、熱交換素子内部の排気経路の温度分布を反転できる。その結果、熱交換換気を行いながら、熱交換素子内部の相対的に低温となっていた部分、すなわち排気流が流出していた第三開口部近傍の排気経路に発生していた結露・結氷を熱交換前の暖かい排気流により蒸発・融解できるという効果を奏する。

さらに、熱交換前の排気流を切り替える室外側排気切替部と、熱交換後の排気流を切り替える室内側排気切替部とを別に備えることにより、排気流を切り替える際に熱交換前後の温度差・湿度差を持った気体が混合され、切替部内部に結露・結氷が発生する危険を低減することができる。このことにより、室外がきわめて低い温度になった場合であっても安定して排気流を反転させることができるという効果を奏する。

また、室外側排気切替部と室内側排気切替部はそれぞれ断熱性の高い素材からなるという構成にしてもよい。

これにより、室外側排気切替部または室内側排気切替部が排気経路を切り替える時に、切替前に排気流が流通していた経路と切替後に排気流が流通した経路との間で温度差が生じた場合であっても、両経路間で熱交換が生じることを抑制することができる。そのため、前記熱交換による室外側排気切替部または室内側排気切替部近傍の排気経路内部における結露・結氷の発生を抑制し、排気切替部の結露・結氷による動作不全の発生を抑制することができるため、継続的に排気流の流通方向を反転させ、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができるという効果を奏する。

また、排気経路に通風するための排気送風手段を備え、室外側排気切替部または室内側排気切替部にて切り替えを行なう間、前記排気送風手段の搬送動力を停止または低下させるという構成にしてもよい。

これにより、室外側排気切替部または室内側排気切替部にて切り替えを行なう時に、熱交換前の暖かい排気流が、熱交換素子を通過せずに熱交換後の冷たい排気流で冷やされた排気経路へ流れ込むことで、排気経路内に結露・結氷が発生することを抑制することができる。そのため、室外側排気切替部の結露・結氷による動作不全の発生を抑制することができ、継続的に排気流の流通方向を反転させ、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２に本実施の形態における熱交換形換気装置の構成模式図を示す。後述するように、図１と図２とは、熱交換素子内部を流れる給気流および排気流の流通方向が反転している。

本実施の形態における熱交換形換気装置は、本体箱１に室外より室外の空気を取り込む室外吸込口２と、室内へ室外の空気を給気する室内給気口３と、室内より室内の空気を取り込む室内吸込口４と、室外へ室内の空気を排出する室外排気口５とを備えている。

また、室外吸込口２と室内給気口３とを連通させた給気経路６と、室内吸込口４と室外排気口５とを連通させた排気経路７と、給気経路６を流れる給気流を送風するための給気送風手段８と、排気経路７を流れる排気流を送風するための排気送風手段９、給気経路６と排気経路７との間で熱交換を行う熱交換素子１０とを備えている。

熱交換素子１０には給気経路６中を流れる給気流を流すために開口した第一開口部１１および第二開口部１２と、排気経路７中を流れる排気流を流すために開口した第三開口部１３および第四開口部１４を備えている。

さらに、給気流の反転手段として、室外側給気切替部１５と室内側給気切替部１６とを備え、排気流の反転手段として、室外側排気切替部１７と室内側排気切替部１８とを備える。これら切替部の構造に関しては、図３に例示し、後述する。

図１には第一給気状態の給気経路６と第一排気状態の排気経路７とを示した。第一給気状態の給気経路６は室外吸込口２から室外側給気切替部１５と第一開口部１１と第二開口部１２と室内側給気切替部１６と給気送風手段８とを経て室内給気口３を連通する経路となっている。第一排気状態の排気経路７は室内吸込口４から室内側排気切替部１８と第四開口部１４と第三開口部１３と室外側排気切替部１７と排気送風手段９とを経て室外排気口５を連通する経路となっている。

図２には第二給気状態の給気経路６と第二排気状態の排気経路７を示した。第二給気状態の給気経路６は室外吸込口２から室外側給気切替部１５と第二開口部１２と第一開口部１１と室内側給気切替部１６と給気送風手段８とを経て室内給気口３を連通する経路となっている。第二排気状態の排気経路７は室内吸込口４から室内側排気切替部１８と第三開口部１３と第四開口部１４と室外側排気切替部１７とを経て室外排気口５を連通する経路となっている。

図３には室外側給気切替部１５の断面図を示した。図３（ａ）は室外と第一開口部１１を連通させる第一給気状態を示し、図３（ｂ）は室外と第二開口部１２を連通させる第二給気状態を示している。室外側開口部１９は室外と連通しており、第一開口部接続口２０は第一開口部１１と、第二開口部接続口２１は第二開口部１２とそれぞれ連通している。

切り替えは、第一仕切板２２と第二仕切板２３が軸２４を通じて駆動部２５によって回転されることで行う。軸２４の回転によって、第一仕切板２２または第二仕切板２３が、室外側給気切替部１５内壁面に対し平行になった場合に、給気経路６を第一仕切板２２または第二仕切板２３を越えて連通でき、室外側給気切替部１５内壁面に対し垂直になった場合に、給気経路６を第一仕切板２２または第二仕切板２３により断絶することができる。

さらに、第一仕切板２２と第二仕切板２３をお互いに垂直になるように構成することで、図３（ａ）および（ｂ）のように、室外と第一開口部１１または第二開口部１２のいずれか一方のみが連通できる。

また、材質に関して、第一仕切板２２と第二仕切板２３はそれぞれ断熱性を有する、例えば、ＡＢＳ等のエンジニアリングプラスチックで構成し、室外側給気切替部１５の他の部位に関しても、断熱性の高い素材、例えば発泡スチロールなどを用いて構成する。

本発明における断熱性を有する材料とは、熱伝達率の低い材料、例えば、１Ｗ／ｍ・Ｋ以下、好ましくは０．１Ｗ／ｍ・Ｋの材料等と、熱容量の大きな材料、例えば比熱が１Ｊ／ｇ・Ｋ以上の材料等との少なくともどちらか一方の特性を満たすものを示す。両方の特性を満たすものであればなお好ましく、例示した発泡スチロールはこの両方の特性を満たす材料の一つである。

本実施の形態では、室内側給気切替部１６と、室外側排気切替部１７と、室内側排気切替部１８とにおいても、室外側給気切替部１５と同様の構成を備えたものとする。

以上のような構成において、第一給気状態および第一排気状態から第二給気状態および第二排気状態へと切り替える操作について図１と図２とを用いて説明する。

室外がきわめて低い温度条件、例えば−１０℃以下のとき、図１に示す第一給気状態および第一排気状態では熱交換後の冷たい排気流が流出する第三開口部１３近傍の排気経路７に結露・結氷が発生し熱交換換気が困難となる。

ここで、室外側給気切替部１５と室内側給気切替部１６と室外側排気切替部１７と室内側排気切替部１８とを用い、図１に示す第一給気状態および第一排気状態から図２に示す第二給気状態および第二排気状態に切り替えることで、熱交換素子１０内を流れる給気流および排気流の流通方向を反転させることができる。

反転の結果、熱交換前の冷たい給気流が流入していた第一開口部１１から熱交換後の暖かい給気流が流出し、熱交換後の暖かい給気流が流出していた第二開口部１２に熱交換前の冷たい給気流が流入する。また、熱交換前の暖かい排気流が流入していた第四開口部１４から熱交換後の冷たい排気流が流出し、熱交換後の冷たい排気流が流出していた第三開口部１３に熱交換前の暖かい排気流が流入するようになり、熱交換素子１０内部の温度分布が反転する。

その結果、熱交換素子１０内部で相対的に低温となっていた第四開口部１４近傍の排気経路７が相対的に高温となり、発生していた結露・結氷を蒸発・融解することができる。

また、第一給気状態および第二給気状態において、室外側給気切替部１５には熱交換前の給気流のみが、室内側給気切替部１６には熱交換後の給気流のみが連通される。そのため、それぞれの切替部において、熱交換前後の給気流が混合されることによる結露・結氷の発生を抑制することができ、切替部を安定して稼動することができるため、室外がきわめて低い温度条件であっても、上記切り替えを行うことができる。

同様に、第一排気状態および第二排気状態において、室外側排気切替部１７には熱交換後の排気流のみが、室内側排気切替部１８には熱交換前の排気流のみが連通される。そのため、それぞれの切替部において、熱交換前後の排気流が混合されることによる結露・結氷の発生を抑制することができ、切替部を安定して稼動することができるため、室外がきわめて低い温度条件であっても、上記切り替えを行うことができる。

さらに、室外側給気切替部１５および室内側給気切替部１６、室外側排気切替部１７、室内側排気切替部１８が断熱性の高い素材からなることで、外気温の変動や、室内温度の変動により、切替前に給気流または排気流が流通していた経路と切替後に給気流または排気流が流通した経路との間で温度差が生じた場合であっても、切替部を介した熱交換が生じることを抑制することができる。そのため、前記熱交換による室外側給気切替部１５および室内側給気切替部１６、室外側排気切替部１７、室内側排気切替部１８近傍の給気経路および排気経路内部における結露・結氷の発生を抑制し、結露・結氷による動作不全の発生を抑制することができる。

このように、結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になった場合に第一給気状態および第一排気状態と第二給気状態および第二排気状態とを切り替え、給気流と排気流との流通方向を反転させることで、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができる。室外のきわめて低い温度条件が続く場合は、この切り替えを一定時間ごと、例えば１時間ごとに行うことにより、連続して熱交換換気運転ができる。

なお、実施の形態１では室内給気口３付近に給気送風手段８を備えたが、給気流を給気経路６に流すことのできる位置であればどこでもよく、例えば室外吸込口２と室外側給気切替部１５との間でもよい。

なお、実施の形態１では室外排気口５付近に排気送風手段９を備えたが、排気流を排気経路７に流すことのできる位置であればどこでもよく、例えば室内吸込口４と室内側排気切替部１８との間でもよい。

なお、実施の形態１のように室内給気口３付近に給気送風手段８を備え、室外排気口５付近に排気送風手段９を備えた構成や、室外吸込口２付近に給気送風手段８を備え、室内吸込口４付近に排気送風手段９を備えた構成を用いると、熱交換素子１０内部の給気経路６と排気経路７とが共に負圧または正圧となり、熱交換素子１０を流れる給気流および排気流の圧力差が小さくなるため、熱交換素子１０へかかる負担が軽減できより好適である。

なお、実施の形態１では室外側給気切替部１５が第一仕切板２２および第二仕切板２３を備えることによって給気流の切り替えを行なったが、仕切板を用いずに、給気経路６を遮断する弁のようなものを備えるか、また、選択的に給気経路６の一部を動かし繋ぎかえる機構を備えたとしてもよく、その効果に差異を生じない。

なお、実施の形態１では、第一仕切板２２および第二仕切板２３に断熱性の高い素材を用いたが、仕切板自体ではなく、仕切板表面に断熱性の高い素材、例えば発泡スチロールなどを備えてもよく、その効果に差異を生じない。

なお、実施の形態１では、室外側給気切替部１５と室内側給気切替部１６および室外側排気切替部１７、室内側排気切替部１８とを同じ構成としたが、上記に挙げたように別な構成を用いてもよい。例えば、室外が室内よりも低温の場合、室外側給気切替部１５に対し、室内側給気切替部１６は相対的に温度が高く、結露・結氷が生じにくい。そのため、
室外側給気切替部１５の断熱性をより高いものにする、例えば発泡スチロールを断熱材として用いその厚みを増す、といった構成の差異化が挙げられる。

また、例えば熱交換素子１０に顕熱交換素子を用いた場合、熱交換により排気流の相対湿度は増加し、給気流の相対湿度は減少する。そのため、室外側給気切替部１５および室内側給気切替部１６は、室外側排気切替部１７および室内側排気切替部１８に比べ相対的に結露・結氷が生じにくい。このため、給気流の切替部に対し、排気流の切替部の断熱性を増す構成や駆動部のトルクを上昇させるといった構成の差異化が挙げられる。

なお、ここでは給気状態の切り替えと排気状態の切り替えとを同時に行なう場合について説明したが、排気状態を切り替えず給気状態のみ切り替えた場合であっても給気状態を切り替えず排気状態のみ切り替えた場合であっても排気経路７に発生していた結露・結氷を蒸発・融解できる。

まず排気状態を切り替えず給気状態のみ切り替えた場合について図１と図４とを用いて説明する。

室外がきわめて低い温度条件下において、前述のように図１に示す第一給気状態および第一排気状態では熱交換前の冷たい給気流が流入する第一開口部１１と熱交換後の冷たい排気流が流出する第四開口部１４との近傍の排気経路７に結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になる。

ここで、図１に示す第一給気状態および第一排気状態から図４に示す第二給気状態および第一排気状態に切り替えることで、熱交換素子１０内を流れる給気流の流通方向を反転させる。給気流の流通方向を反転させることにより、給気経路６では第一開口部１１から熱交換後の暖かい給気流を流出させ、第二開口部１２に熱交換前の冷たい給気流を流入させるようになり、熱交換素子１０内部の給気経路６の温度分布が反転する。

その結果、熱交換素子１０内部の相対的に低温となっていた第一開口部１１と第四開口部１４との近傍の排気経路７に発生していた結露・結氷を蒸発・融解できる。

このように、結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になった場合に第一給気状態と第二給気状態とを切り替え、給気流の流通方向を反転させることで、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができる。室外のきわめて低い温度条件が続く場合は、この切り替えを一定時間ごとに行うことにより、熱交換換気を連続して運転できる。

次に、給気状態を切り替えず排気状態のみ切り替えた場合について図１と図５とを用いて説明する。

図１では第一給気状態および第一排気状態を示しており、室外がきわめて低い温度条件下において、第一開口部１１と第四開口部１４との近傍の排気経路７に結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になる。

ここで、図５に示す第一給気状態および第二排気状態に切り替えることで、熱交換素子１０内を流れる排気流の流通方向を反転させる。排気流の流通方向を反転させることにより、排気経路７では第三開口部１３から熱交換後の冷たい排気流が流出し、第四開口部１４に熱交換前の暖かい排気流が流入するようになり、熱交換素子１０内部の排気経路７の温度分布が反転する。

その結果、熱交換素子１０内部の相対的に低温となっていた第一開口部１１と第四開口部１４との近傍の排気経路７に発生していた結露・結氷を蒸発・融解できる。

このように、結露・結氷が発生し熱交換換気が困難になる場合に第一排気状態と第二排気状態とを切り替え、排気流の流通方向を反転させることで、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができる。室外のきわめて低い温度条件が続く場合は、この切り替えを一定時間ごとに行うことにより、熱交換換気を連続して運転できる。

また、図６に室外側給気切替部１５近傍の構成模式図として示したように、室外側給気切替部１５を迂回して、第一給気状態に室外と第二開口部１２を連通させる第一給気バイパス２６と、第二給気状態に室外と第一開口部１１を連通させる第二給気バイパス２７とを備える構成とした。

第一給気バイパス２６および第二給気バイパス２７にはそれぞれ、第一閉止弁２８および第二閉止弁２９が備えられ、第一閉止弁２８を開くことで第一給気バイパス２６を連通させ、第二閉止弁２９を開くことで第二給気バイパス２７を連通させることができる。

この構成により、第一給気状態では第一閉止弁２８を開き第二閉止弁２９を閉じることで、第一給気バイパス２６を用いて、給気流の一部を、前記熱交換素子１０を流通させずに室内へ給気することができる。また、第二給気状態では第一閉止弁２８を閉じ第二閉止弁２９を開くことで、第二給気バイパス２７を用いて、給気流の一部を、前記熱交換素子１０を流通させずに室内へ給気することができる。

この結果、前記熱交換素子１０全体の温度低下を抑制することができ、前記給気流の流通方向の反転による前記熱交換素子１０内部の結露・結氷の蒸発・融解を促進することができる。

なお、図６には第一給気バイパス２６と第二給気バイパス２７を用いた場合を示したが、室外側給気切替部１５を切り替え途中で停止させることによっても同様の効果を得ることができる。例えば、図３に示した構成の場合、軸２４によって第一仕切板２２および第二仕切板２３を回転させる際に、第一仕切板２２または第二仕切板２３が室外側給気切替部１５内部の壁面に対し垂直になる前に回転を停止することで、給気流を第一開口部１１および第二開口部１２へ連通させることができる。さらに、回転角度の調整により、給気流を第一開口部１１および第二開口部１２へ任意の割合で連通させることができる。この結果、前記熱交換素子１０全体の温度低下を抑制することができ、前記給気流の流通方向の反転による前記熱交換素子１０内部の結露・結氷の蒸発・融解を促進することができる。

また、室外側排気切替部１７および室内側排気切替部１８にて排気流の切り替えを行なう間、排気送風手段９の搬送動力を停止または低下させる構成とした。

室外側排気切替部１７は、熱交換後の冷たい排気流が流通するため、内部壁面の温度が低温になる。ここで、排気流の切り替え中に熱交換前の暖かい排気流が熱交換せずに室外側排気切替部１７を通過した場合、内部壁面において結露・結氷し、室外側排気切替部１７の動作不全を生じる可能性がある。そのため、この構成により、切り替え中の排気流を停止もしくは流量低下させることで、上記動作不全の発生を抑制することができる。

なお、搬送動力を低下させず、例えば室内側排気切替部などの部位において切り替え中に圧損を上昇させる構成とすることによって排気流の風量を低下させてもよく、その効果に差異を生じない。

本発明にかかる熱交換形換気装置は、熱交換換気を行いながら結露・結氷を蒸発・融解させることができるものである。寒冷地等で熱交換素子内部において結露・結氷が発生する条件下においてに使用される、室外の空気を室内へ給気する給気流と、室内の空気を室外へ排気する排気流との間で熱交換する熱交換形換気装置等として有用である。

１ 本体箱
２ 室外吸込口
３ 室内給気口
４ 室内吸込口
５ 室外排気口
６ 給気経路
７ 排気経路
８ 給気送風手段
９ 排気送風手段
１０ 熱交換素子
１１ 第一開口部
１２ 第二開口部
１３ 第三開口部
１４ 第四開口部
１５ 室外側給気切替部
１６ 室内側給気切替部
１７ 室外側排気切替部
１８ 室内側排気切替部
１９ 室外側開口部
２０ 第一開口部接続口
２１ 第二開口部接続口
２２ 第一仕切板
２３ 第二仕切板
２４ 軸
２５ 駆動部
２６ 第一給気バイパス
２７ 第二給気バイパス
２８ 第一閉止弁
２９ 第二閉止弁

Claims (6)

1. 室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記給気経路中の給気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第一開口部および第二開口部と、前記熱交換素子内の給気流の流通方向を反転させる室外側給気切替部と室内側給気切替部とを備え、
   前記室外側給気切替部は、室外と前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を連通させ、
   前記室内側給気切替部は、前記第一開口部または前記第二開口部の何れか一方を室内と連通させ、
   前記室外側給気切替部と前記室内側給気切替部を同時に動作させることで、
   前記第一開口部と室外とが連通するとともに前記第二開口部と室内とが連通する第一給気状態と、
   前記第一開口部と室内とが連通するとともに前記第二開口部と室外とが連通する第二給気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記給気流の流通方向を反転することを特徴とする熱交換形換気装置。
2. 室外側給気切替部と室内側給気切替部はそれぞれ断熱性を有する素材からなることを特徴とする請求項１に記載の熱交換形換気装置。
3. 室外側給気切替部を迂回して、第一給気状態に室外と第二開口部を連通させ、第二給気状態に室外と第一開口部を連通させる給気バイパスを備えることを特徴とした請求項１または２に記載の熱交換形換気装置。
4. 室外の空気を室内に取り込む給気経路と、室内の空気を室外に排出する排気経路と、前記給気経路と前記排気経路との間で熱交換を行う熱交換素子と、前記排気経路中の排気流を前記熱交換素子に流すために前記熱交換素子に開口した第三開口部および第四開口部と、前記熱交換素子内の排気流の流通方向を反転させる室外側排気切替部と室内側排気切替部とを備え、前記室外側排気切替部は、室外と前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を連通させ、前記室内側排気切替部は、前記第三開口部または前記第四開口部の何れか一方を室内と連通させ、前記室外側排気切替部と前記室内側排気切替部を同時に動作させることで、前記第三開口部と室外とが連通するとともに前記第四開口部と室内とが連通する第一排気状態と、前記第三開口部と室内とが連通するとともに前記第四開口部と室外とが連通する第二排気状態とを切り替えて、前記熱交換素子内を流れる前記排気流の流通方向を反転することを特徴とする熱交換形換気装置。
5. 室外側排気切替部と室内側排気切替部はそれぞれ断熱性の高い素材からなることを特徴とする請求項４に記載の熱交換形換気装置。
6. 排気経路に通風するための排気送風手段を備え、室外側排気切替部または室内側排気切替部にて切り替えを行なう間、前記排気送風手段の搬送動力を停止または低下させることを特徴とする請求項５に記載の熱交換形換気装置。

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