この発明は、給気通路と排気通路を流れる気流間で熱交換を行わせる熱交換器を備えた換気空調装置及びその制御方法に関するものである。

従来、空調コイルと送風機から構成させる空調部と、空調コイルの能力を制御する送気温度設定器と、インバーターを介して送風機の能力を制御する室内温度設定器から構成させる制御部と送気温度設定器及び室内温度設定器にそれぞれ伝達する送気温度検知器及び室内温度検知器とを備え、対象室の温度を一定の範囲内に保持するための空調装置において、送風機の送風能力を変化させて、対象室の温度を一定の範囲内に保持するものが知られている。

また、従来、冷凍サイクルの蒸発器で冷却した空気を、設定温湿度となるよう加熱するとともに加湿して空調空気を供給する温湿度制御方法を用いた温湿度制御装置において、この方法により、吹き出し温度に応じて圧縮機能力を制御して加湿量を制御するものが知られている。

さらに、室外からの給気用吸込口の空気温度及び湿度を計測するセンサと、室内への給気用吹出口の空気温度及び湿度を計測するセンサを有する空気調和機において、吸込み温度と吹出し温度の差に基づき送風機の風量を計算して風量を制御し、冷却手段の能力を定めて冷媒量を制御するものが知られている。

さらにまた、空気を加熱・加湿する手段と、浴室の空気を循環する送風手段と、装置の吹出し口に設けた吹出口温度検出手段を備え、これらの手段を制御する浴室サウナ装置において、空気温度をセンサで計測し、室内への給気用吹出口の空気温度検出手段の検出値により吹出し温度を制御するものが知られている。

また、室内への給気用吹出口の空気温度により、送風手段、加湿手段、除湿手段、加熱手段及び冷却手段を制御した空気調和装置において、換気地域内の温湿度を制御可能とするものが知られている。

さらに、空調コイルと加湿器を有し、空調コイルでの熱交換による温度制御と加湿器での加湿による湿度制御を同時に行う空気調和装置において、給気用吹出口の空気温度により、加湿器に供給する水の量を調整する弁を備えて制御をするものが知られている。

さらにまた、建物の外部と室内とを室外吸込口と室内吹出口を通じて繋げる給気通路と、同建物の室内と外部とを室内吸込口と室外吹出口を通じて繋げる排気通路と、給気通路に室外吸込口から室内吹出口へ向う給気流を形成する給気送風機と、排気通路に室内吸込口から室外吹出口へ向う排気流を形成する排気送風機と、給気通路と排気通路を流れる気流間で熱交換を行わせる熱交換器とを本体に設けた熱交換換気装置に関するものが知られている（例えば、特許文献１〜７参照）。

上記のような従来の換気空調装置では、室外からの給気の空気と室内からの排気の空気を全熱交換させるか、全熱交換させないで室外の空気を直接給気させるかどちらかをダンパーで選択するものであるため、室内へ吹出す空気の給気温度を調整することができないという問題があった。 また、従来の換気空調装置では、室内へ吹出す空気の給気温度を調整するためには必ず空調コイルを動作させなければならず、春や秋などの中間期でも必ず電力が必要になるという問題があった。

また、従来の空調コイルを搭載した換気空調装置において、吹出し温度が設定温度よりも高い又は低い時には、空調コイルの絞り装置（ＬＥＶ）の開度を調整し冷媒量を変化させることで、温度を設定していた。 しかしＬＥＶを絞りきれなくなった場合又はＬＥＶを開ききれなくなった場合においてもまだ設定温度に到達していない時には空調コイルを停止させる。 空調コイルの運転が停止すると、本換気空調装置以外の他の空調機が運転していない時には室外機の運転も停止してしまう。 そして空調コイルの停止により室内温度は夏の場合は徐々に上昇し冬の場合は徐々に下降し、目標温度から離れて上昇もしくは下降するとまた室外機の運転が開始され空調コイルの運転が開始される。 このため、目標温度で収束せずこの空調コイルと室外機の運転の入り切りが繰り返され、室内の温度が目標温度を中心に大きく変化してしまい、不快な空気条件を生じさせてしまう問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、安定した温度管理ができ、また省エネで快適な吹出温度制御のできる換気空調装置及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る換気空調装置は、室外側に給気吸込口及び排気吹出口が設けられ、室内側に排気吸込口及び給気吹出口が設けられたケーシングと、ケーシングに給気吸込口から給気吹出口に通じて形成された給気風路と、ケーシングに排気吸込口から排気吹出口に通じて形成された排気風路と、給気風路及び排気風路を流れる気流間で熱交換を行う熱交換器と、ケーシングに排気風路と並設され熱交換器を迂回して排気吸込口から排気吹出口に通じて形成されたバイパス風路と、給気吸込口から室外空気を吸込み給気吹出口から室内に給気する給気送風機と、排気吸込口から室内空気を吸込み排気吹出口から室外に排気する排気送風機と、排気風路及びバイパス風路の間に設けられ排気吸込口から吸込んだ室内空気を熱交換器に通すか通さないか切り換える風路切換手段と、熱交換器と給気吹出口との間に設けられ室内に給気する空気の温度を測定する温度センサと、給気送風機、排気送風機及び風路切換手段を制御する制御部とを備え、制御部は、温度センサの出力に基づいて室内に給気する空気の温度が所定の温度に近づくように風路切換手段を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る換気空調装置の制御方法は、室外側に給気吸込口及び排気吹出口が設けられ、室内側に排気吸込口及び給気吹出口が設けられたケーシングと、ケーシングに給気吸込口から給気吹出口に通じて形成された給気風路と、ケーシングに排気吸込口から排気吹出口に通じて形成された排気風路と、給気風路及び排気風路を流れる気流間で熱交換を行う熱交換器と、給気吸込口から室外空気を吸込み給気吹出口から室内に給気する給気送風機と、排気吸込口から室内空気を吸込み排気吹出口から室外に排気する排気送風機と、を備えた換気空調装置の制御方法であって、ケーシングに排気風路と並設され熱交換器を迂回して排気吸込口から排気吹出口に通じてバイパス風路を形成し、排気風路及びバイパス風路の間に、排気吸込口から吸込んだ室内空気を熱交換器に通すか通さないか切り換える風路切換手段を設け、熱交換器と給気吹出口との間に設けられ室内に給気する空気の温度を測定する温度センサを設け、温度センサの出力に基づいて室内に給気する空気の温度が所定の温度に近づくように風路切換手段を制御することを特徴とする。 なお、ここで「熱交換器」は、熱交換器と全熱交換器の両方を含むものである。

本発明は、安定した温度管理ができ、さらに春、秋などの中間期などでは風路切換手段を制御して、熱交換換気を普通換気と比率を変えて混合させるのみで室内への給気温度を目標温度に近づけることができ、省エネで快適な吹出温度制御を得ることができる。

図１は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態１の模式図であり、ダンパーが

閉じた状態を示す模式図である。

図２は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態１の模式図であり、ダンパーが

開いた状態を示す模式図である。

図３は、ダンパーによる吹出し温度調整のフローチャート図である。

図４は、冬などの暖房運転時の制御を表すフローチャート図である。

図５は、夏などの冷房運転時の制御を表すフローチャート図である。

図６は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態２の模式図である。

以下に、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。 なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態１の模式図であり、ダンパーが閉じた状態を示す模式図である。 図２は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態１の模式図であり、ダンパーが開いた状態を示す模式図である。 換気空調装置１０１は、建造物に据え付けられ室外と室内との両方に露呈する箱体構造の本体ケーシング１を有している。 本体ケーシング１の室外側に排気吹出口７と給気吸込口９が設けられ、一方、室内側に給気吹出口８と排気吸込口１０が設けられている。 そして、給気吸込口９と給気吹出口８とが連通することにより、図中グレーの矢印のように外気を室内に吸込む給気風路と、排気吸込口１０と排気吹出口７と連通することにより、図中白ぬきの矢印のように室内空気を室外に吐き出す排気風路とが形成されている。

換気空調装置１０１は、さらに給気風路及び排気風路を流れる気流間で全熱交換を行う全熱交換器４を装備している。 そしてさらに、本体ケーシング１には、上記排気風路と並設されバイパス風路が形成されている。 バイパス風路は全熱交換器４を迂回して排気吸込口１０から排気吹出口７に通じて形成されている。 そしてさらに、排気風路及びバイパス風路の分岐の部分に風路を切り換えるダンパー１２が設けられている。 ダンパー１２は、排気風路とバイパス風路の分岐点に回動軸を持ち、図中矢印Ａのように回動して、排気吸込口１０から吸込んだ室内空気を全熱交換器４に通すか通さないか切り換える風路切換手段を構成している。

本体ケーシング１には、さらに上記給気風路に組み込まれ給気流を形成する給気送風機３、上記排気風路及び上記バイパス風路の共通部分に組み込まれ排気流を形成する排気送風機２と、給気送風機３と加湿器６の間に給気空気の加熱・冷房および加湿・除湿を目的とした空調コイル５を備えている。 空調コイル５は、絞り装置（ＬＥＶ）の開度を変化させて調整して能力を調整される。

また、換気空調装置１０１には、本体ケーシング１内部の給気送風機３の吹き出し口からの給気流を除湿、加熱、加湿する加湿風路部として上下方向に加湿風路上部と加湿風路下部に分割し、加湿風路上部は発泡樹脂材で覆う形に形成し、加湿風路下部は発泡樹脂製のドレン皿を備え、そのドレン皿の水受け表面にプラスチック材を同時成形させ、発泡樹脂への浸水を防いだ構造体とし、上下方向で嵌めあい構造とした加湿風路部を形成し、上記加湿風路上部の給気吹出口８近傍に温度センサ１１を備えている。 換気空調装置１０１は、さらにリモコン１５による運転操作に基づいて、装置を制御する制御部１４を装備している。

全熱交換器４においては、全熱交換器４の排気流を通す一次側風路と給気流を通す二次側風路は内部において垂直に交差し、全熱を交換され、熱交換換気を行うことができる。

また、排気経路として、上記のように全熱交換器４を通過する排気風路と、全熱交換器４を通過しないバイパス風路が設けられている。 排気風路とバイパス風路との間に、排気吸込口１０から吸込んだ室内空気を全熱交換器４に通すか通さないか切り換える風路切換手段として、電動のダンパー１２が設けられている。 ダンパー１２でバイパス風路を選択することにより、図２に網がけの矢印にて示すように、排気送風機２により室内空気を全熱交換器４に通さず室外へ排気させることもでき、熱交換を行わない普通換気を行うことができる。

換気空調装置１０１の基本動作としては、外部のリモコン１５により運転のＯＮ−ＯＦＦ、風量の大小の風量ノッチ、暖房・冷房・送風を切り替えるモード切替、加湿のＯＮ−ＯＦＦが制御されている。 暖房・冷房時は空調コイル５が動作し、加湿がＯＮの場合には、空調コイル５が加熱で動作するとともに、加湿器６に水が供給される。

使用者は、春や秋などの比較的に室外温度が快適な中間期では、通常ではモード切替は「送風」のモードを選択する。 「送風」のモードが選択されている場合は、熱交換換気で運転を開始し、空調コイル５は動作せず、室外の空気が給気吸込口９から吸い込まれ、熱交換器４において排気吸込口１０から吸い込まれた室内空気と全熱交換して給気吹出口８より室内に吹出される。 給気吹出口８に設けられた温度センサ１１が給気される空気の温度を検知し、制御部１４がリモコン１５で設定されている目標吹出温度と温度センサ１１の検知温度を比較し、給気される吹出し空気の温度が目標吹出温度になるように、ダンパー１２を動作させバイパス風路を０〜１００％の範囲でダンパー１２の開度を調整し、熱交換換気と普通換気の比率を変えて給気温度を調整している。 なお、本実施の形態の場合、ダンパー１２の開度が０％のとき、すべて熱交換換気となり、ダンパー１２の開度が１００％のとき、すべて普通換気となる。 目標温度に達しない場合にはダンパー１２の開度は最も目標温度に近づくところで運転される。 なお、リモコン１５の加湿がＯＮされていれば、加湿器６に給水され、加湿されて室内の給気吹出し口８から室内に吹出される。

使用者は、夏や冬などでは、通常ではモード切替は「冷房」または「暖房」のモードを選択する。 冷房・暖房では熱交換換気で運転を開始し、空調コイル５が動作し、室外の空気が給気吸込口９から吸い込まれ、熱交換器４において排気吸込口１０から吸い込まれた室内空気と全熱交換して、その空気が空調コイル５を介して暖房・冷房され、加湿器６に給水されている場合には加湿されて室内の給気吹出口８から室内に吹出される。 給気吹出口８に設けられた温度センサ１１が給気される空気の温度を検知し、制御部１４がリモコン１５で設定されている目標吹出温度と温度センサ１１の検知温度を比較し、目標吹出温度になるようにダンパー１２を動作させバイパス風路を０〜１００％の範囲でダンパー１２の開度を調整し、熱交換換気と普通換気の比率を変えて給気温度を調整し、更に空調コイル５のＬＥＶの開度を調整し給気温度を調整し吹出温度を制御している。 なお、リモコン１５の加湿がＯＮされていれば、加湿器に給水され、加湿されて室内の給気吹出し口８から室内に吹出される。

図３は、ダンパー１２による吹出し温度調整のフローチャート図である。 春や秋などの比較的に室外温度が快適な中間期において、換気空調装置１０１の運転が開始し、Ｓ１で熱交換換気として運転される。 そしてＳ２ではカウンターｎをリセットさせる。 Ｓ３ではカウンターをｎ＝１と認識させる。 Ｓ４では給気吹出口８に設けた温度センサ１１により給気吹出口８から吹出す空気の吹出し温度を検知し、吹出し温度と設定温度の温度差△Ｔ _ｎの絶対値が０であるかどうかを判定する。 上記温度差△Ｔ _ｎの絶対値が０でない場合にはＳ５に進み、温度差△Ｔ _ｎの絶対値が０の場合はＳ２のカウンターリセットに戻る。

Ｓ５ではダンパー１２の開度が１００％になっているかどうかを判定する。 １００％になっていない場合にはＳ６に進み、１００％になっている場合にはＳ７に進む。 Ｓ６ではダンパー１２を開く方向へダンパー角度を５°動かすことを１ステップとし、この動作を１ステップ行う。 Ｓ７では上記カウンターｎから１つ進んだｎ＋１を認識させる。 Ｓ８では給気吹出口８の温度センサ１１により吹出し温度を検知し、カウンターｎ＝ｎ＋１時の吹出し温度と設定温度の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０であるかどうかを判定する。 上記温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０でない場合にＳ９に進み、温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０の場合はＳ７に戻る。 Ｓ９では給気吹出口８の温度センサ１１により吹出し温度を検知し、カウンターｎ時の温度差△Ｔｎの絶対値よりもカウンターｎ＝ｎ＋１時の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値のほうが小さいかどうかを判定する。 カウンターｎ＝ｎ＋１時の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値がカウンターｎ時の温度差△Ｔｎの絶対値よりも小さい場合にはＳ５の判定に戻り、大きくなる場合にはＳ１０に進む。

Ｓ１０ではダンパー１２の閉度が１００％になっているかどうかを判定する。 １００％になっていない場合にはＳ１１に進み、１００％になっている場合にはＳ１２に進む。 Ｓ１１ではダンパー１２を閉じる方向へ５°動かすことを１ステップとし、この動作を１ステップ行う。 Ｓ１２では上記カウンターｎから１つ進んだｎ＋１を認識させる。 Ｓ１３では給気吹出口８の温度センサ１１により吹出し温度を検知し、カウンターｎ＝ｎ＋１時の吹出し温度と設定温度の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０であるかどうかを判定する。 上記温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０でない場合にＳ１４に進み、温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値が０の場合はＳ１２に戻る。

Ｓ１４では吹出口の上記温度センサ１１により吹出し温度を検知し、カウンターｎ時の温度差△Ｔ _ｎの絶対値よりもカウンターｎ＝ｎ＋１時の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値のほうが小さいかどうかを判定する。 カウンターｎ＝ｎ＋１時の温度差△Ｔ _ｎ＋１の絶対値がカウンターｎ時の温度差△Ｔ _ｎの絶対値よりも小さい場合にはＳ１０の判定に戻り、大きくなる場合にはＳ５に戻る。 以上の制御例のように、吹出し温度の調整をダンパー１２にて行う。

図４及び図５は、冬や夏などの暖房運転時と冷房運転時の制御を表すフローチャート図である。 図４では、暖房運転時において、調湿換気装置の運転が開始し、Ｓ１５で給気吹出口８の温度センサ１１により吹出し温度を検知しながら熱交換換気を行う。 そしてＳ１６では吹出し温度が設定温度よりも大きいかどうかを判定する。 吹出し温度が設定温度よりも大きい場合にはＳ１７に進み、小さい場合にはＳ１６の判定に戻る。 Ｓ１７では上記ダンパー１２の開度を調節し普通換気を混ぜる。 そして吹出し温度が設定温度まで下がるように開度を調節する。 Ｓ１８ではダンパー１２の開度が１００％になったかどうかを判定する。 １００％の開度の場合にＳ１９に進み、ダンパー１２が開ききっていない場合にはＳ１６の判定に戻る。 Ｓ１９ではダンパー１２の開度が１００％の状態で、吹出し温度が設定温度よりも大きいかどうかを判定する。

ダンパー１２の開度が１００％の状態で完全に普通換気だけになって場合においても吹出し温度が設定温度よりも大きい場合にはＳ２０に進み、小さい場合にはＳ１７の動作に戻る。 Ｓ２０では空調コイル５のＬＥＶの絞り量を調節する。 そして吹出し温度が設定温度まで下がるように絞り量を調節する。 Ｓ２１ではＬＥＶの絞り量が１００％になったかどうかを判定する。 １００％の絞り量の場合にＳ２２に進み、絞りきっていない場合にはＳ１９の判定に戻る。 Ｓ２２では再度吹出し温度が設定温度よりも大きいかどうかを判定する。 吹出し温度が設定温度よりも大きい場合にはＳ２３に進み、小さい場合にはＳ２０に戻る。 Ｓ２３では空調コイル５が停止する。

図５では、冷房運転時において、調湿換気装置の運転が開始し、Ｓ２４で給気吹出口８の温度センサ１１により吹出し温度を検知しながら熱交換換気を行う。 そしてＳ２５では吹出し温度が設定温度よりも小さいかどうかを判定する。 吹出し温度が設定温度よりも小さい場合にはＳ２６に進み、大きい場合にはＳ２５の判定に戻る。 Ｓ２６ではダンパー１２の開度を調節する。 そして吹出し温度が設定温度まで上がるように開度を調節し普通換気を混ぜる。 Ｓ２７ではダンパー１２の開度が１００％になったかどうかを判定する。

１００％の開度でＳ２８に進み、ダンパー１２が開ききっていない場合にはＳ２５の判定に戻る。 Ｓ２８ではダンパー１２の開度が１００％の状態で、吹出し温度が設定温度よりも小さいかどうかを判定する。 ダンパー１２の開度が１００％の状態で完全に普通換気だけになって場合においても吹出し温度が設定温度よりも小さい場合にはＳ２９に進み、大きい場合にはＳ２６の動作に戻る。 Ｓ２９では空調コイル５のＬＥＶの開度を調節する。 そして吹出し温度が設定温度まで上がるように開く量を調節する。 Ｓ３０ではＬＥＶの開度が１００％になったかどうかを判定する。 １００％の開度の場合にＳ３１に進み、開ききっていない場合にはＳ２８の判定に戻る。 Ｓ３１では再度吹出し温度が設定温度よりも小さいかどうかを判定する。 吹出し温度が設定温度よりも小さい場合にはＳ３２に進み、大きい場合にはＳ２９に戻る。 Ｓ３２では空調コイル５が停止する。

以上のように、本実施の形態の換気空調装置１０１は、空調コイル５、給排気送風機２，３、全熱交換器４、ダンパー１２、温度センサ１１を搭載し、給気と排気を全熱交換しながら給気の吹出温度を所定の目標温度になるように絞り装置（ＬＥＶ）の開閉バルブで空調コイル５を制御して換気を行う。 その際、普通換気も行えるバイパス風路を構成しておき、そして、ダンパー１２による普通換気を０〜１００％混ぜ、１００％普通換気にしても目標温度に達しないとき空調コイル５の絞り装置ＬＥＶの開度調整を行う。 そのため、春、秋等の中間期では空調コイル５を動作させなくても給気温度を制御することができる。 また、空調コイル５を用いて給気温度を制御する場合でも外気温度を利用することで空調コイル５の調整負荷が減るため、空調コイル５の停止や室外機の運転停止をしなければならない機会を低減させ、安定した動作を実現することができる。

本実施の形態の換気空調装置によれば、以上の制御を行うことで、中間期などでは空調コイル５を動作させなくても給排気間での熱交換された空気と室外からの空気の比率を変えることで室内への給気温度を目標温度に近づけることができ、省エネで快適な吹出温度制御を得ることができる。 また、夏や冬などで空調コイル５を動作させている場合は、給気される空気と排気される空気を全熱交換させて給気させ、吹出し温度を設定温度に到達させるまでの過程において外気を導入させることで空調コイル５の負荷を軽減させ、空調コイル５及び室外機のオンオフの繰り返しを軽減させることができ、目標温度に対して室内の温度変化が少ない安定した吹出温度を制御した運転を持続させることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明にかかる換気空調装置の実施の形態２の模式図である。 本実施の形態の換気空調装置１０２においては、実施の形態１のダンパー１２に換えて、全熱交換器４の空気吹き出し側に巻き込み式シャッター１３が設けられている。 巻き込み式シャッター１３は、排気風路の側部に設けられ、図中矢印Ｂのように巻き込ませたり引き延ばしたりして全熱交換器４の表面を覆い、全熱交換器４の断面積当たりの通過風量を調整し、交換効率を可変とする。 なお、本実施の形態の場合、巻き込み式シャッター１３の開度が０％のとき、すべて普通換気となり、巻き込み式シャッター１３の開度が１００％のとき、５０％の普通換気となる。

本実施の形態の換気空調装置１０２によれば、実施の形態１と概略同様の効果が得られるほか、巻き込み式シャッター１３が排気送風機を２覆うので、排気送風機２の運転音を低減でき、吹出し音も低減する。 また、実施の形態１のようにダンパー１２を設けるためのスペースを設ける必要がなく、小型化を図ることができる。

なお、上記実施の形態１の換気空調装置１０１及び上記実施の形態２の換気空調装置１０２は、給気風路及び排気風路を流れる気流間で熱交換を行う熱交換器として、全熱交換を行う全熱交換器４を装備しているが、単に熱交換を行う熱交換器を装備するものであってもよい。

この発明の換気空調装置及は、給気通路と排気通路を流れる気流間で熱交換を行わせる熱交換器を備えた換気空調装置及びその制御方法に適用されて有用である。

１ 本体ケーシング（ケーシング）
２ 排気送風機 ３ 給気送風機 ４ 全熱交換器（熱交換器）
５ 空調コイル（温度調整手段）
６ 加湿器 ７ 排気吹出口 ８ 給気吹出口 ９ 給気吸込口 １０ 排気吸込口 １１ 温度センサ １２ ダンパー（風路切換手段）
１３ 巻き込み式シャッター（風路切換手段）
１４ 制御部 １５ 外部リモコン