JP5617585B2 - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、寒冷地等で使用され、室内の空気を室外へ排気する排気流と、室外の空気を室内へ給気する給気流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流路内において、隣接する室外から通風された冷たい給気によって排気流が冷やされることで、排気流の流路が結露・結氷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運転停止によって防止する構成をとっていた（例えば、特許文献１参照）。

また、室外の温度が−２５℃のようなきわめて低い温度となる地域では、実用に供する熱交換形換気装置がないのが実状であった。

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。

熱交換器ユニット１０１は室内の空気と室外の空気の間で熱交換気を行う。図５に示すように、熱交換器ユニット１０１は、熱交換器１０２と、室内の空気を室外へ排気し、熱交換器１０２を経由する排気経路１０３と、室外の空気を室内へ給気し、熱交換器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ー１０７と、温度センサー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、熱交換器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、熱交換器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器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。

また、この種の熱交換形換気装置には、結露・結氷による目詰まりを、室内の空気を給気流路に導入することで防止しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

以下、その熱交換形換気装置について図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、特許文献２に記載された熱交換形換気装置は、熱交換室１０８内部に全熱交換素子１０９を備えた換気装置であり、室外側給気路１１１によって室外の空気を取り込み、室内側排気路１１２によって室内の空気を取り込む。

取り込まれた室外および室内の空気は全熱交換素子１０９によって熱交換され、室外の空気は室内側給気路１１０によって室内へ給気され、室内の空気は室外側排気路１１３によって室外へ排出される。

さらに室内側排気路１１２と室外側給気路１１１とを連通するバイパス路１１４と、室内側給気路１１０に取り付けられた温度検出器１１８とを備え、バイパス路１１４の入口部分には制御路１１６と開閉機構１１７を備えた流体素子１１５を備えている。

温度検出器１１８において所定温度以下の低温が検知された場合、開閉機構１１７が制御路１１６の開口部を閉塞させ、所定値を超える場合、前記開口部を開放するように構成されている。従って、給気流の温度が所定値以下の場合は室内排気の少なくとも一部がバイパス路１１４を介して室外側給気路１１１へと導入されるが、所定値を超えるときには室内側排気路１１２の室内排気流はバイパス路１１４に導入されること無く全熱交換素子１０９へと供給されるようになっている。

さらに、この種の熱交換形換気装置には、結露・結氷による目詰まりを、熱交換エレメントに当たる給気流および排気流の流れを反転させることで防止しているものもある（例えば、特許文献３参照）。

以下、その熱交換形換気装置について図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、特許文献３に記載された換気装置１１９は、支持具１２０とキャップ１２１、中板１２２、中間筒１２３、ファン１２４、エレメント部１２５、仕切板１２６、給排気口１２９を備え、屋内と屋外を仕切る壁１３０に設置されている。円筒状のエレメント部１２５には、フィン１２７を備えたヒートパイプ１２８が軸方向にそって複数個並列に設けられている。この換気装置１１９は左右対称形に形成されており、壁１３０に取り付けられた状態で、換気装置１１９の軸方向に沿ってその中心部に壁が位置し、換気装置１１９は壁１３０によって左右に２分され、一方の半分が屋外に露出し、他方の半分が屋内に露出した状態となる。

図７（ａ）に示す状態で使用する場合、ファン１２４の回転により、屋外（Ｓ）からの冷気が矢印のように支持具１２０の右側の開口部とキャップ１２１の給排気口１２９から吸入され、中板１２２の開口部および中間筒１２３、エレメント部１２５の各仕切板１２６の上側の空間を通過し、中間筒１２３の給排気口１２９から屋内（Ｒ）へ放出される。また、屋内の暖気は矢印のように、支持具１２０の左側の開口部とキャップ１２１の給排気口１２９から吸入され、中板１２２の開口部および中間筒１２３、エレメント部１２５の各仕切板１２６の下側の空間を通過し、中間筒１２３の給排気口１２９から屋外（Ｓ）へ放出される。

外気の気温が０℃以下になる場合は、一定時間この状態で運転したら、次に図７（ｂ）に示すように、キャップ１２１、中板１２２、中間筒１２３を一体化した部材を１８０°回転させてやる。すると、ファン１２４の回転方向はそのままで、ヒートパイプ１２８に当たる風の流れがそれぞれ逆になり、凍結の可能性の高いヒートパイプ１２８に屋内暖気が最初に当たることになる。

特開２００３−１４８７８０号公報 特開昭６０−６４１４６号公報 特開昭６０−１５５８４１号公報

このような従来の熱交換形換気装置においては、特許文献１に例示したように、冬季に室外が低い温度になると、温かい排気流が、熱交換素子内部の排気経路において隣接する低温の給気流に冷却されて結露・結氷し、排気経路が目詰まりしていく課題に対し、運転を所定の時間停止する構成となっていた。そのため、例えば給気のみを停止させると室内が負圧となって建物の隙間から室外の空気が流入し、室内空間にコールドドラフトや結露を生じさせるという課題を有し、給気と排気の両方を停止させると、室内の必要換気量を確保することが困難となるという課題を有していた。

また、特許文献２に例示したように、運転を停止せず、暖かい排気流をバイパスさせ、冷たい給気流に混入した後に熱交換を行う構成の熱交換形換気装置も考案されている。この構成では、バイパスによって導かれた高温多湿の室内の空気が、室外より取り込まれた低温低湿の空気と混合するため、混合部位において結露や結氷が生じるという課題を有する上、室内の空気を給気流へ混入するため、換気装置としての換気効率が低下し、同様に室内の必要換気量を確保することが困難となるという課題を有していた。

さらに、特許文献３に例示したように、熱交換素子に当たる給気流および排気流の流れを反転させるという構成の熱交換形換気装置も考案されている。この構成では、給気流および排気流が反転し、熱交換素子内部に結氷した氷を融解させることで発生する水および結露をすべて蒸発させることが難しく、水が低温の排気経路内に蓄積する。そのため、特に積層型の熱交換素子を用いた場合、素子内部および排気経路の圧力損失が大きく増大し、室内の必要換気量を確保することが困難となるという課題を有している。さらに、熱交換前の高温多湿の室内の空気と熱交換前の極低温の空気や、熱交換後の低温の空気と熱交換前の極低温の空気が反転により混合されるため、反転部位において結露や結氷が発生し、反転部位が機能不全になる可能性があるという課題を有している。

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・結氷が生じる条件下において、室内の必要換気量を確保し、連続運転す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、本発明は、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した結露が前記排気経路内へ蒸発し、排気経路内の湿度を高めることを特徴とする熱交換形換気装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

また本発明は、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した氷が、前記排気経路内へ融解して前記排気経路内を移動することを特徴とする熱交換形換気装置としたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した結露が前記排気経路内へ蒸発し、排気経路内の湿度を高めることを特徴とする構成とした。

この構成により、全熱交換素子内部の排気経路に結露・結氷が生じた場合、排気流路を流れる空気を反転させることで、暖かい排気流でこの結露・結氷を蒸発させることができる。

その上、熱交換素子の仕切板に透湿性を持つ素材を使用したことで、排気経路から給気経路へ水分を移動させることができる。

この時、冷たい給気流と暖かい排気流との熱交換によって発生した結露・結氷は、仕切板が相対的に低温となっている部位、即ち、熱交換後の冷却された排気流が熱交換素子より流れ出す出口近傍に主に生じる。そのため、熱交換素子内部の排気流の向きを反転させると、熱交換前の暖かい排気流が、反転前の出口近傍、即ち反転後の入口近傍に当たる部位の結露・結氷を蒸発・融解させ、熱交換素子内部を通過して熱交換を行う。

上記の仕組みによって、反転後は排気経路入口近傍の排気流の湿度を上昇させることができるため、給気経路と排気経路のそれぞれの熱交換素子入口における絶対湿度差が増加し、排気経路から給気経路への水分の移動を促進することができる。

この結果、排気流が素子内部の排気経路内を移動する際に、仕切板を介して水分を給気経路へ移動させることができ、さらにその移動を促進することができるため、熱交換素子の排気経路に発生する結露・結氷量を減少させることができる。

排気流は、熱交換後の温度が低いために保持できる水分量には限界があり、反転によって蒸発した水分を排気流だけで回収することは難しい。一方で、熱交換後の給気流は温度が高く、保持できる水分量も多い。このため、上記の構成を用いることで給気径路へ水分を移動させ、移動を促進することで、より多くの熱交換素子内部の結露・結氷を蒸発させ取り除くことが可能となる。

その上、熱交換素子を通過した後の排気経路を流れる排気流の湿度が減少するため、排気経路において熱交換前後の空気が混合する部位を備えたとしても発生する結露・結氷量を低減することができ、動作不全となる可能性を抑制できる。

以上の作用により、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路の圧力損失が大きく増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地において室内の必要換気量を確保することができるという効果を得ることができる。

また、本発明によれば、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した氷が、前記排気経路内へ融解して前記排気経路内を移動することを特徴とする構成にした。

この構成により、全熱交換素子内部の排気経路に結氷が生じた場合、全熱交換素子内部の排気流の向きを反転させることで、暖かい排気流でこの結氷を融解させることができる。

その上、熱交換素子の仕切板に透湿性を持つ素材を使用したことで、排気経路から給気経路へ水分を移動させることができる。

この時、冷たい給気流と暖かい排気流との熱交換によって発生した結露・結氷は、仕切板が相対的に低温となっている部位、即ち、熱交換後の冷却された排気流が熱交換素子より流れ出す出口近傍に主に生じる。そのため、熱交換素子内部の排気流の向きを反転させると、熱交換前の暖かい排気流が、反転前の出口近傍、即ち反転後の入口近傍に当たる部位の結露・結氷を蒸発・融解させ、熱交換素子内部を通過して熱交換を行う。

上記の仕組みによって、反転後は、排気経路入口近傍の結氷を融解させたことによる液体の水と結露を、排気流と共に全熱交換素子内部の排気経路内を移動させることができる。仕切板上を排気経路の水分が液体の形で移動することで、排気経路内の空気中の水分が仕切板上へ凝縮するという過程を省いて、水が仕切板へ吸収される。このことにより、排気経路内に含まれる水分が仕切板へ移動することを促進することができるため、排気経路から仕切板への水移動抵抗が排気経路から給気経路への水移動に対し支配的である部位において、排気経路から給気経路への水分の移動を促進することができる。

この結果、排気流が素子内部の排気経路内を移動する際に、水分を給気経路へ移動させ、さらに移動を促進させることができるため、素子内部の排気経路に発生する結露・結氷量を減少させることができる。

排気流は、熱交換後の温度が低いために保持できる水分量には限界があり、反転によって蒸発した水分を排気流だけで回収することは難しい。一方で、熱交換後の給気流は温度が高く、保持できる水分量も多い。このため、上記の構成を用いることで給気径路へ水分を移動させ、移動を促進することで、より多くの熱交換素子内部の結露・結氷を蒸発させ取り除くことが可能となる。

さらに、熱交換素子を通過した後の排気経路を流れる空気の湿度が減少するため、排気経路中において熱交換前後の空気が混合する部位を備えたとしても発生する結露・結氷量を低減することができ、動作不全となる可能性を抑制できる。

以上の作用により、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路の圧力損失が大きく増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地においても室内の必要換気量を確保することができるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の熱交換形換気装置を示す概略断面図 本発明の実施の形態１における給気流および排気流反転後の熱交換形換気装置を示す概略断面図 本発明の実施の形態１の熱交換素子と給気切替部とを結ぶ経路を示す概略断面図 本発明の実施の形態１の熱交換素子を示す概略図 従来の熱交換器ユニットを示す概略断面図 従来の熱交換器ユニットを示す概略断面図 従来の熱交換器ユニットを示す概略断面図

本発明の請求項１記載の熱交換形換気装置は、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が、前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した結露が前記排気経路内へ蒸発し、前記排気経路内の湿度を高めるという構成を有する。

この構成により、全熱交換素子内部の排気経路に結露・結氷が生じた場合、排気流路を流れる空気を反転させることで、暖かい排気流でこの結露・結氷を蒸発させることができる。

その上、熱交換素子の仕切板に透湿性を持つ素材を使用したことで、排気経路から給気経路へ水分を移動させることができる。

この時、冷たい給気流と暖かい排気流との熱交換によって発生した結露・結氷は、仕切板が相対的に低温となっている部位、即ち、熱交換後の冷却された排気流が熱交換素子より流れ出す出口近傍に主に生じる。そのため、熱交換素子内部の排気流の向きを反転させると、熱交換前の暖かい排気流が、反転前の出口近傍、即ち反転後の入口近傍に当たる部位の結露・結氷を蒸発・融解させ、熱交換素子内部を通過して熱交換を行う。

上記の仕組みによって、反転後は排気経路入口近傍の排気流の湿度を上昇させることができるため、給気経路と排気経路のそれぞれの熱交換素子入口における絶対湿度差が増加し、排気経路から給気経路への水分の移動を促進することができる。

この結果、排気流が素子内部の排気経路内を移動する際に、仕切板を介して水分を給気経路へ移動させることができ、さらにその移動を促進することができるため、熱交換素子の排気経路に発生する結露・結氷量を減少させることができる。

排気流は、熱交換後の温度が低いために保持できる水分量には限界があり、反転によって蒸発した水分を排気流だけで回収することは難しい。一方で、熱交換後の給気流は温度が高く、保持できる水分量も多い。このため、上記の構成を用いることで給気径路へ水分を移動させ、移動を促進することで、より多くの熱交換素子内部の結露・結氷を蒸発させ取り除くことが可能となる。

その上、熱交換素子を通過した後の排気経路を流れる空気の湿度が減少するため、排気経路中において熱交換前後の空気が混合する部位で発生する結露・結氷量を低減することができ、動作不全となる可能性を抑制できる。

以上の作用により、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路の圧力損失が大きく増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地においても室内の必要換気量を確保することができるという効果を奏する。

また、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した氷が融解して、前記排気経路内を移動することを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、全熱交換素子内部の排気経路に結氷が生じた場合、全熱交換素子内部の排気流の向きを反転させることで、暖かい排気流でこの結氷を融解させることができる。

その上、熱交換素子の仕切板に透湿性を持つ素材を使用したことで、排気経路から給気経路へ水分を移動させることができる。

この時、冷たい給気流と暖かい排気流との熱交換によって発生した結露・結氷は、仕切板が相対的に低温となっている部位、即ち、熱交換後の冷却された排気流が熱交換素子より流れ出す出口近傍に主に生じる。そのため、熱交換素子内部の排気流の向きを反転させると、熱交換前の暖かい排気流が、反転前の出口近傍、即ち反転後の入口近傍に当たる部位の結露・結氷を蒸発・融解させ、熱交換素子内部を通過して熱交換を行う。

上記の仕組みによって、反転後は、排気経路入口近傍の結氷を融解させたことによる液体の水と結露を、排気流と共に全熱交換素子内部の排気経路内を移動させることができる。仕切板上を排気経路の水分が液体の形で移動することで、排気経路内の空気中の水分が仕切板上へ凝縮するという過程を省いて、水が仕切板へ吸収される。このことにより、排気経路内に含まれる水分が仕切板へ移動することを促進することができるため、排気経路から仕切板への水移動抵抗が排気経路から給気経路への水移動に対し支配的である部位において、排気経路から給気経路への水分の移動を促進することができる。

この結果、排気流が素子内部の排気経路内を移動する際に、水分を給気経路へ移動させ、さらに移動を促進させることができるため、素子内部の排気経路に発生する結露・結氷量を減少させることができる。

排気流は、熱交換後の温度が低いために保持できる水分量には限界があり、反転によって蒸発した水分を排気流だけで回収することは難しい。一方で、熱交換後の給気流は温度が高く、保持できる水分量も多い。このため、上記の構成を用いることで給気径路へ水分を移動させ、移動を促進することで、より多くの熱交換素子内部の結露・結氷を蒸発させ取り除くことが可能となる。

さらに、熱交換素子を通過した後の排気経路を流れる空気の湿度が減少するため、排気経路中において熱交換前後の空気が混合する部位で発生する結露・結氷量を低減することができ、動作不全となる可能性を抑制できる。

以上の作用により、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路の圧力損失が大きく増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地においても室内の必要換気量を確保することができるという効果を奏する。

また、全熱交換素子の排気経路を構成する仕切板表面が撥水性を備えることを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、排気経路において発生した結露や結氷の液滴径や結晶径が小さくなり、結露や結氷の表面積が増加するため、風路反転後の蒸発を促進することができる。

また、排気経路上に付着した水分の移動抵抗を減少することで、排気流によって熱交換素子内部の水滴を素子外部へ排出しやすくなる。

さらに、排気経路内を液体の水が移動して仕切板への水分の吸着が促進されるため、給気経路への湿度の移動を促進することができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、給気経路において、室外と全熱交換素子とを接続する経路に環境条件を検知する第１環境検知手段を備え、前記第１環境検知手段を用いて検知された環境が所定の設定範囲を外れた場合に、前記給気切替部および前記排気切替部が前記給気経路および排気経路の切り替えを行うことを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、室外から流れ込む空気の環境条件を検知することができ、検知した環境条件が熱交換素子内に結露・結氷が生じる環境条件であった場合に、給気経路および排気経路の切り替えを行って、結露・結氷を取り除くことができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、排気経路において、室外と全熱交換素子とを接続する経路に環境条件を検知する第２環境検知手段を備え、前記第２環境検知手段を用いて検出された環境が所定の設定範囲を外れた場合に、前記給気切替部および前記排気切替部が給気経路および前記排気経路の切り替えを行うことを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、室外へ排出される空気の環境条件を検知することができ、検知した環境条件が熱交換素子内に結露・結氷が生じる環境条件であった場合に、給気経路および排気経路の切り替えを行って、結露・結氷を取り除くことができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、排気経路に圧力を検知する圧力検知手段を備え、前記圧力検知手段によって検出された圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に、給気切替部および排気切替部が給気経路および前記排気経路の切り替えを行うことを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、熱交換素子内部に生じた結露・結氷による熱交換素子の圧力損失の増加を検知することができ、圧力損失が所定の値を越えた時点で、給気経路および排気経路の切り替えを行って、結露・結氷を取り除くことができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、前記給気切替部および前記排気切替部が給気経路および排気経路の切り替えを開始した場合、所定の時間、前記給気切替部および前記排気切替部による切り替えを所定の間隔で継続することを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、熱交換素子内部に生じた結露・結氷による影響が検知できなくなった後も一定の間、継続して給気経路および排気経路の切り替えを行うことができ、熱交換素子を含む排気経路に生じた結露・結氷の融解・蒸発による除去を促進することができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備えた熱交換形換気装置であって、前記給気切替部および前記排気切替部にて前記給気経路および前記排気経路を切り替える間、第１送風手段および第２送風手段が停止することを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、給気経路および排気経路を切り替えている間に、通風によって給気切替部および排気切替部にてそれぞれ熱交換前後の気体が混合され、結露・結氷が発生することを抑制することができる。

また、給気切替部および排気切替部にて経路を切り替える間、第１送風手段および第２送風手段が停止し、切り替え終了後、所定の時間、前記第１送風手段および前記第２送風手段の搬送動力を増加させることを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、経路切り替え時に一時的に第２送風手段の動力を増加させることで、切り替え後の排気流の全圧を高め、結露・結氷によって部分的に圧力損失の上昇した素子内部の排気経路の各層へ空気を流すことができるため、素子内部の排気経路の結露・結氷の融解・蒸発を促進することができる。

さらに、第１送風手段の動力を増加させることで、素子内部の排気経路と素子内部の給気経路の圧力差を低減し、熱交換素子内部における空気の漏れを抑制することができる。

また、給気経路および排気経路が断熱性を持った材料からなることを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、給気経路および排気経路からの熱の逃げを抑えられ、熱の逃げがある箇所の表面において、気体が冷やされ、結露・結氷することを抑制することができる。

また、給気経路が蓄える熱量を抑えることができるため、給気経路を切り替えた場合に、熱交換を行う前の冷たい給気流によって蓄冷した給気経路へ、熱交換を行った後の暖かい給気流が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

同様に、排気経路が蓄える熱量を抑えることができるため、排気経路を切り替えた場合にも、熱交換を行った後の冷たい排気流によって蓄冷した排気経路へ、熱交換を行う前の暖かい排気流が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

また、給気経路および／または排気経路に含まれている、給気切替部および／または排気切替部と全熱交換素子とを接続する経路の一部分を２本の経路に分割し、前記全熱交換素子通過前の空気を分割した前記経路の片方に、前記全熱交換素子通過後の空気を分割した前記経路のもう一方に流すことを特徴とする構成としてもよい。

この構成により、給気切替部または排気切替部から全熱交換素子を繋ぐ経路を流れる、全熱交換素子通過前の空気と全熱交換素子通過後の空気を流す経路を一部分割することができる。

そのため、給気経路を切り替えた場合に、熱交換を行う前の冷たい給気流によって蓄冷した給気経路へ、熱交換を行った後の暖かい給気流が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

また、前記分割した２本の経路に、互いの経路に流れる風の向きを一方向に規定する風向調整板が備えられている構成を特徴とする構成としてもよい。

この構成により、給気切替部または排気切替部から全熱交換素子を繋ぐ経路を流れる、全熱交換素子通過前の空気と全熱交換素子通過後の空気を流す経路を一部分割することができ、風向調整板によって、各々の経路を流れる空気の方向を規定することができる。

そのため、給気経路を切り替えた場合に、熱交換を行う前の冷たい給気流によって蓄冷した給気経路へ、熱交換を行った後の暖かい給気流が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

また、気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、前記給気切替部および／または前記排気切替部に発生する結露・結氷を給気経路および／または排気経路を切り替える時に蒸発・融解させる構成としてもよい。

この構成により、給気経路や排気経路を切り替えるときに、熱交換前後の空気が混合されることによって発生する結露や結氷を、経路を切り替えることで融解させ、給気経路や排気経路の圧力損失の上昇や、氷の詰まりによる切替部の動作不全の発生を抑制することができる。

また、給気切替部に発生する結露・結氷を給気経路切り替え時に、室内へ給気される空気の熱を用いて蒸発・融解させる構成としてもよい。

この構成により、排気流との熱交換によって暖められた給気流の熱を利用して、給気切替部に発生した結露・結氷を蒸発・融解させることができる。そのため、電力を消費せずに、給気経路の圧力損失の上昇や氷の詰まりによる給気切替部の動作不全の発生を抑制することができる。

また、排気切替部に発生する結露・結氷を排気経路の切り替え時に室内から吸い込まれた空気の熱を用いて蒸発・融解させる構成としてもよい。

この構成により、排気流の熱を利用して、排気切替部に発生した結露・結氷を蒸発・融解させることで、電力を消費せずに、排気経路の圧力損失の上昇や氷の詰まりによる排気切替部の動作不全の発生を抑制することができる。

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断面図を示す。後述するように、図１および図２はそれぞれお互いの図に対し、風路が反転した状態を示す。

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

また、室外吸込口１と室内給気口４とを連通させた給気経路６と、室内吸込口２と室外排出口３とを連通させた排気経路７を備え、給気経路６を流れる給気流を送風するための第１送風手段として、第１送風ファン１４および第１原動機１６を備え、排気経路７を流れる排気流を送風するための第２送風手段として、第２送風ファン１５および第２原動機１７を備えている。そして、排気流と給気流との間で熱交換および湿度交換を行う全熱交換素子１３を備えている。

全熱交換素子１３を流れる給気流および排気流の向きを反転させる反転手段として、給気切替部８および排気切替部９を備え、給気経路６は給気切替部８によって、排気経路７は排気切替部９によってその経路を切り替えることができ、その結果、全熱交換素子１３内部を流れる排気流と給気流の向きを反転させることができる。切り替えによって全熱交換素子１３内部を流れる排気流と給気流が反転した状態を図１および図２に示した。

この構成により、全熱交換素子１３の仕切板２４に透湿性を持つ素材を使用したことで、排気経路７から給気経路６へ水分を移動させることができる。

その上、全熱交換素子１３内部の排気経路７に結露・結氷が生じた場合、排気経路７を流れる排気流を反転させることで、暖かい排気流でこの結露・結氷を蒸発・融解させることができる。

この時、冷たい給気流と暖かい排気流との熱交換によって発生した結露・結氷は、仕切板２４が相対的に低温となっている部位、即ち、熱交換後の冷却された排気流が全熱交換素子１３より流れ出す出口近傍に主に生じる。そのため、全熱交換素子１３内部の排気流の向きを反転させると、熱交換前の暖かい排気流が、反転前の出口近傍、即ち反転後の入口近傍に当たる部位の結露・結氷を蒸発・融解させ、全熱交換素子１３内部を通過して熱交換を行う。

上記の仕組みによって、反転後は排気経路７入口近傍の排気流の湿度を上昇させることができるため、給気経路６と排気経路７のそれぞれの全熱交換素子１３入口における絶対湿度差が増加し、排気経路７から給気経路６への水分の移動を促進することができる。

さらに上記の仕組みによって、反転後は、排気経路７入口近傍の結氷を融解させたことによる液体の水と結露を、排気流と共に全熱交換素子１３内部の排気経路７内を移動させることができる。仕切板２４上を排気経路７の水分が液体の形で移動することで、排気経路７内の空気中の水分が仕切板２４上へ凝縮するという過程を省いて、水が仕切板２４へ吸収される。このことにより、排気経路７内に含まれる水分が仕切板２４へ移動することを促進することができるため、排気経路７から仕切板２４への水移動抵抗が排気経路７から給気経路６への水移動に対し支配的である部位において、排気経路７から給気経路６への水分の移動を促進することができる。

この結果、排気流が全熱交換素子１３内部の排気経路７内を移動する際に、仕切板２４を介して水分を給気経路６へ移動させることができ、さらにその移動を促進することができるため、全熱交換素子１３の排気経路７に発生する結露・結氷量を減少させることができる。

その上、全熱交換素子１３を通過した後の排気経路７を流れる排気流の湿度が減少するため、排気経路７において熱交換前後の空気が混合する部位で発生する結露・結氷量を低減することができる。

以上の作用により、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路７の圧力損失が極端に増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地においても室内の必要換気量を確保することができる。

続いて、風路反転機構について図１および図２を用いて説明する。

給気切替部８は、給気経路６を切り替える手段として、第１風路調整板１９および第２風路調整板２０を備え、第１風路調整板１９および第２風路調整板２０を駆動するための第３原動機１８を備えている。第３原動機１８によって第１風路調整板１９と第２風路調整板２０が駆動され、それぞれ給気切替部８内部を摺動する構造となっている。

給気切替部８では、室外吸込口１から導入された給気流が２本の経路に分割され、分割された経路の中間に室内給気口４へ接続された経路が位置している。そして、それら３本の経路は、それぞれ第１風路調整板１９と第２風路調整板２０が摺動する空間へと接続されており、さらに第１風路調整板１９と第２風路調整板２０が摺動する空間は、全熱交換素子１３の給気経路６へと接続されている２本の経路と連通している。

排気切替部９は、気体の向きを反転させる手段として、第３風路調整板２１および第４風路調整板２２を備え、第３風路調整板２１および第４風路調整板２２を駆動するための第３原動機１８を備えている。第３原動機１８によって第３風路調整板２１と第４風路調整板２２が駆動され、それぞれ排気切替部９内部を摺動する構造となっている。

排気切替部９では、室外排出口３へ排気される排気流が２本の経路に分割され、分割された経路の中間に室内吸込口２へ接続された経路が位置している。そして、それら３本の経路は、それぞれ第３風路調整板２１と第４風路調整板２２が摺動する空間へと接続されており、さらに第３風路調整板２１と第４風路調整板２２が摺動する空間は、全熱交換素子１３の排気経路７へと接続されている２本の経路と連通している。

給気切替部８および排気切替部９による給気流と排気流の反転機構を説明するにあたり、まず、図１を説明する。

給気切替部８において、室外吸込口１から導入された２本の給気流の経路のうち、第１風路調整板１９が図面中で左側の経路を塞ぐと共に、給気切替部８と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で左側の経路と室内給気口４を接続する。第２風路調整板２０は室外吸込口１から導入された給気流が給気切替部８内部を通じて直接、室内給気口４へ流れこむことを防ぐと共に、給気切替部８と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で右側の経路と室外吸込口１を接続し、左側の経路と室内給気口４を接続する。

この結果、室外吸込口１から第１送風ファン１４によって吸い込まれた給気流は、給気切替部８の図中右側の経路を通過し、全熱交換素子１３内部にて熱交換して、給気切替部８中央の経路を通過して室内給気口４から室内へ給気される。

同様に、排気切替部９において、第３風路調整板２１は、室内吸込口２から導入された排気流が排気切替部９内部を通じて直接、室外排出口３へ流れこむことを防ぐと共に、排気切替部９と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で右側の経路と室内吸込口２を接続し、左側の経路と室外排出口３を接続する。第４風路調整板２２は、室外排出口３へ排気される排気流の流れる２本の経路のうち、図面中で右側の経路を塞ぐと共に、排気切替部９と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で右側の経路と室内吸込口２を接続する。この結果、室内吸込口２から吸い込まれた排気流は、排気切替部９の図中中央の経路を通過し、全熱交換素子１３内部にて熱交換して、排気切替部９左側の経路を通過して、第２送風ファン１５によって、室外排出口３から室外へ排気される。

続いて、図２を説明する。図２では、図１の状態から第１風路調整板１９と第２風路調整板２０が図中右側へ移動し、第３風路調整板２１と第４風路調整板２２が図中左側へ移動している。

この構成により、給気切替部８において、第１風路調整板１９が室外吸込口１から導入された給気流が給気切替部８内部を通じて直接、室内給気口４へ流れこむことを防ぐと共に、給気切替部８と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で左側の経路と室外吸込口１を接続し、右側の経路と室内給気口４を接続する。第２風路調整板２０は、室外吸込口１から導入された給気流の流れる２本の経路のうち、図面中で右側の経路を塞ぐと共に、給気切替部８と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で右側の経路と室内給気口４を接続する。

この結果、室外吸込口１から第１送風ファン１４によって吸い込まれた給気流は、給気切替部８の図中左側の経路を通過し、全熱交換素子１３内部にて熱交換して、給気切替部８中央の経路を通過して室内給気口４から室内へ給気されることとなり、全熱交換素子１３内部を流れる給気流の向きを反転させることができる。

同様に、排気切替部９において、第３風路調整板２１が室外排出口３へ排気される排気流の流れる２本の経路のうち、図面中で左側の経路を塞ぐと共に、排気切替部９と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で左側の経路と室内吸込口２を接続する。第４風路調整板２２は室内吸込口２から導入された排気流が排気切替部９内部を通じて直接、室外排出口３へ流れこむことを防ぐと共に、排気切替部９と全熱交換素子１３を接続する２本の経路のうち、図面中で左側の経路と室内吸込口２を接続し、右側の経路と室外排出口３を接続する。

この結果、室内吸込口２から吸い込まれた排気流は、排気切替部９の図中中央の経路を通過し、全熱交換素子１３内部にて熱交換して、排気切替部９右側の経路を通過して、第２送風ファン１５によって、室外排出口３から室外へ排気されることとなり、全熱交換素子１３内部を流れる排気流の向きを反転させることができる。

さらに、この構成を用いることで、給気経路６および排気経路７を切り替えるときに、熱交換前後の空気が混合されることによって発生する結露や結氷を経路切り替えによって融解させることができ、給気経路６や排気経路７の圧力損失の上昇や、氷の詰まりによる給気切替部８および排気切替部９の動作不全の発生を抑制することができる。

以下その機構を詳細に説明する。

まず図１の状態の場合、給気切替部８内部を、第２風路調整板２０を隔てて、熱交換前の冷たい給気流と熱交換後の暖かい給気流が流れる。このため、熱交換前の冷たい給気流が第２風路調整板２０を冷却し、熱交換後の暖かい給気流と第２風路調整板２０との接触面において、結露・結氷が生じる可能性がある。

ここで、図２の状態へ切り替える。すると、第１風路調整板１９を隔てて、熱交換前の冷たい給気流と熱交換後の暖かい給気流が流れるようになり、第２風路調整板２０は熱交換後の暖かい給気流のみと接触することになる。そのため、第２風路調整板２０表面に付着した結露・結氷を熱交換後の暖かい給気流によって融解・蒸発させることができる。

この時、第１風路調整板１９には、結露・結氷が発生する可能性があるが、図１の状態へ切り替えることで、同様の機構により融解・蒸発させることができる。

このため、図１の状態と図２の状態を交互に切り替えることにより、第１風路調整板１９と第２風路調整板２０に結露・結氷が付着し、成長していくことを抑制することができる。

排気切替部９も同様である。図１の状態の場合、第４風路調整板２２を隔てて、熱交換後の冷たい排気流と熱交換前の暖かい排気流が流れる。このため、熱交換後の冷たい排気流が第４風路調整板２２を冷却し、熱交換前の暖かい排気流と第４風路調整板２２との接触面において、結露・結氷が生じる可能性がある。

ここで、図２の状態へ切り替える。すると、第３風路調整板２１を隔てて、熱交換後の冷たい排気流と熱交換前の暖かい排気流が流れるようになり、第４風路調整板２２は熱交換前の暖かい排気流のみと接触することになる。そのため、第４風路調整板２２表面に付着した結露・結氷を熱交換前の暖かい排気流によって融解・蒸発させることができる。

この時、第３風路調整板２１には、結露・結氷が発生する可能性があるが、図１の状態へ切り替えることで、同様の機構により融解・蒸発させることができる。

このため、図１の状態と図２の状態を交互に切り替えることにより、第３風路調整板２１と第４風路調整板２２に結露・結氷が付着し、成長していくことを抑制することができる。

続いて、給気切替部８と排気切替部９の切り替えメカニズムについて説明する。

給気経路６内部に第１環境検知手段として、例えば熱電対等を利用した、第１温度センサー１０を備え、排気経路７内部に第２環境検知手段として、例えば熱電対等を利用した、第２温度センサー１１を備えており、第１温度センサー１０が所定の温度、例えば０℃、以下の温度を検知した場合や、あるいは、第２温度センサー１１が所定の温度、例えば０℃、以下の温度を検知した場合等に、給気切替部８および排気切替部９を用いて給気経路６および排気経路７を切り替える構成である。

排気経路７内部には、圧力検知手段１２として、例えば半導体歪みゲージを利用したゲージ圧測定型圧力センサーが備えられており、所定の圧力、例えば熱交換形換気装置を強ノッチで通常運転させた場合に検出されるゲージ圧力をあらかじめ測定しておき、その圧力に風量が１０％低下する圧力損失に相当するようなゲージ圧力の変動等、が検出された場合に、給気切替部８および排気切替部９を用いて給気経路６および排気経路７を切り替える構成である。

このような構成によれば、例えば、外気温を第１温度センサー１０で検知することで、全熱交換素子１３内部で結露または結氷が生じると考えられる外気温を予め測定しておき、その外気温を下回った時点で、風路反転運転を開始して結露・結氷を取り除くことができる。

また、第２温度センサー１１についても同様であり、全熱交換素子１３内部で結露や結氷が生じると考えられる温度を下回った時点で、風路反転運転を開始して結露・結氷を取り除くことができる。

さらに、圧力検知手段１２によって、排気経路７の圧力損失の増加を計測することができ、圧力損失の増加によって、例示したような換気風量の低下が生じると予測された場合に、結露・結氷を取り除くための風路反転運転を開始することができ、換気風量の低下を抑制することができる。

本実施の形態において、風路反転運転とは、所定の時間間隔、例えば２０分ごとに、給気切替部８および排気切替部９を用いて全熱交換素子１３の給気経路６および排気経路７を流れる給気流および排気流の向きを反転させることを示す。

続いて、この風路反転運転に付随する制御機構について説明する。

まず、給気切替部８および排気切替部９を用いて給気経路６および排気経路７を切り替えるに当たって、切り替え中に第１送風ファン１４および第２送風ファン１５を停止する機構を備える。

このような機構によれば、給気経路６および排気経路７を切り替えている間に、通風によって給気切替部８および排気切替部９にてそれぞれ熱交換前後の気体が混合され、結露・結氷が発生することを抑制することができる。

さらに、給気切替部８および排気切替部９によって風路切り替えが完了し、第１送風ファン１４および第２送風ファン１５が始動した時点で、所定の時間、例えば、運転切替時間が２０分であれば、５分間、第１原動機１６と第２原動機１７の出力を増加させる、例えば、原動機としてモータを用い、モータに印加する電圧または周波数を増加させる機構を備える。

このような機構によれば、切り替え時に一時的に第２原動機１７の出力を増加させることで、切り替え後の排気経路７を流れる排気流の全圧を高め、仮に結露・結氷によって部分的に圧力損失の上昇した全熱交換素子１３内部の排気経路７であっても、仕切板２４で構成された各層へ空気を流すことができるため、全熱交換素子１３内部の排気経路７の結露・結氷の融解・蒸発を促進することができる。

さらに、第１原動機１６の出力を増加させることで、全熱交換素子１３内部の排気経路７と全熱交換素子１３内部の給気経路６の圧力差を低減し、全熱交換素子１３内部における空気の漏れを抑制することができる。

その上で、予め定めた条件によって、例えば、第１温度センサー１０の信号や、圧力検知手段１２の信号等に基づく制御を行い、上記風路反転運転が開始された場合、その条件が取り除かれた時に、例えば、第１温度センサー１０の検出温度が所定の値を上回った時や、圧力検知手段１２の検出圧力が所定の値を下回った時等に、さらに所定の時間、例えば運転切替時間が２０分であったのであれば４０分間、継続して風路反転運転を行う機構を備える。

このような機構によれば、全熱交換素子１３内部に生じた結露・結氷による影響が検知できなくなった後も一定の間、継続して風路反転運転を行うことができ、全熱交換素子１３を含む排気経路７に生じた結露・結氷の融解・蒸発による除去を促進することができる。

さらに、本実施の形態における熱交換形換気装置の構成材料について説明する。

給気経路６および排気経路７は、断熱性の高い材料、例えば発泡スチロールや発泡ウレタン等の材料で構成されている。

本発明における断熱性の高い材料とは、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。

このような構成によれば、給気経路６および排気経路７からの熱の逃げを抑えることができ、熱の逃げがある箇所の表面において、気体が冷やされ、結露・結氷することを抑制することができる。

また、給気経路６が蓄える熱量を抑えることができるため、給気経路６を切り替えた場合に、熱交換を行う前の冷たい空気によって蓄冷した給気経路６へ、熱交換を行った後の暖かい空気が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

同様に、排気経路７が蓄える熱量を抑えることができるため、排気経路７を切り替えた場合にも、熱交換を行った後の冷たい空気によって蓄冷した排気経路７へ、熱交換を行う前の暖かい空気が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

さらに、図３に給気経路６における熱交換前の空気と熱交換後の空気の両者が流れる経路の断面図を示した。前記経路とは即ち、給気切替部８と全熱交換素子１３とを接続する２本の経路を示している。図３に示したように前記経路は２本に分割されており、各々の経路に風向調整板２３を備えており、それぞれの経路が互いに異なる方向へ空気を通過させる構成となっている。風向調整板２３としては、例えば、図３に示したように、開閉式のダンパー板と開閉方向を規定する邪魔部材を備えたものが挙げられる。

このような構成によれば、例えば、熱交換前の冷たい空気が図３の右側より左側へ流れる上部の経路を通り、熱交換後の暖かい空気が図４の左側より右側へ流れる下部の経路を通るというように、熱交換前と熱交換後の空気の流れる経路を一部分割することができる。前述のように経路が分割されることで、熱交換を行う前の冷たい空気によって蓄冷した給気経路６へ、熱交換を行った後の暖かい空気が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができる。

なお、図３では全熱交換素子１３に近い側に風向調整板２３を設けたが、分割された経路内であれば、どこに設けても同様の構成となり、その効果に差異を生じない。

なお、図３では、給気経路６を上下に分割したが、方向に寄らず、経路を２本へ分割することで同様の構成となり、その効果に差異を生じない。

なお、図３では、例として給気経路６を取り上げたが、排気経路７であって、排気切替部９と全熱交換素子１３とを接続する経路を同様に分割し、風向調整板２３を設ける構成とすることで、排気経路７を切り替えた場合にも、熱交換を行った後の冷たい空気によって蓄冷した排気経路７へ、熱交換を行う前の暖かい空気が流れ込むことによる結露・結氷の発生を抑制することができ好適である。

続いて図４に本実施の形態における全熱交換素子１３の概略図を示した。全熱交換素子１３は、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板２４を所定間隔、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔、で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路６と室内の空気を室外へ排出する排気経路７が仕切板２４によって構成された各層間を交互に通るように形成されている。

仕切板２４の材料としては、多孔性の高分子膜、具体的にはポリエチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、セルロース等が原料となる透湿性を持つものが挙げられる。

また、パルプや合成繊維からなる紙や不織布、織布等の細かい孔を有するものも適しており、具体的には、セルロースを主成分とする木材パルプ、レーヨン、綿、麻等が挙げられる。このような構成によれば、上記実施の形態に記した効果を得ることができる。

さらに、仕切板２４表面のうち、排気経路７に面している部位は、撥水性、例えば水の接触角が９０度以上となるような表面、を備えている。具体的には、例えば上記多孔性の高分子膜であり、高分子材料として疎水性であるポリエチレンやポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレートを排気経路７に面する面に備え、例えば、ポリビニルアルコールや、ポリウレタン等の親水性樹脂を給気経路６に面する面側からコーティングすることで、透湿性と撥水性を両立する構成があげられる。

このような構成によれば、排気経路７において発生した結露や結氷の液滴径や結晶径が小さくなり、表面積が増加するため、風路反転後の排気流への蒸発を促進することができる。

また、排気経路７上に付着した水分の移動抵抗を減少することで、排気流によって全熱交換素子１３内部の水滴を全熱交換素子１３外部へ排出しやすくなる。

さらに、排気経路７内を液体の水が移動して仕切板２４への水分の吸着が促進されるため、給気経路６への湿度の移動を促進することができる。

なお、本実施の形態において、給気経路６および排気経路７は、断熱性を備えた材料で構成されると例示したが、例えば、給気経路６および排気経路７の一部に断熱性を備えた材料を使用してもよい。その場合、給気切替部８および排気切替部９によって経路が切り替えられることで、熱交換前および熱交換後の気体の両方が流れる可能性のある部位、例えば本実施の形態においては、給気経路６のうち給気切替部８と全熱交換素子１３を接続する経路および排気経路７のうち排気切替部９と全熱交換素子１３を接続する経路等の部位に用いる構成が好適な構成として挙げられる。

なお、給気切替部８および排気切替部９は、本実施の形態に限らず、全熱交換素子１３内部を流れる排気流および給気流の向きを反転できる構成であればよい。例えば、円形の全熱交換素子１３を備え、給気切替部８および排気切替部９として、全熱交換素子１３を回転させる駆動部、例えばモータを備え、駆動部によって全熱交換素子１３が熱交換形換気装置内部で１８０°回転することにより、排気流および給気流の向きを反転する構成が挙げられる。

なお、給気切替部８および排気切替部９は、図１および図２で、それぞれ２枚の風路調整板を備えていたが、例えばそれぞれ１枚または３枚で構成してもよい。

なお、全熱交換素子１３として、対向流型の素子を示したが、例えば直交流型や斜交流型など、伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板２４を所定間隔で複数層に重ね合わせて構成した熱交換素子であればよい。

なお、第１送風手段および第２送風手段の構成要素の一つとして、それぞれ第１原動機１６および第２原動機１７を示したが、一つの原動機を用いて、第１送風ファン１４および第２送風ファン１５を駆動する構成でもよい。

なお、給気切替部８および排気切替部９について、ともに第３原動機１８で駆動したが、別々の原動機を用いて駆動しても良い。

なお、第１環境検知手段として第１温度センサー１０を、第２環境検知手段として第２温度センサー１１を用いたが、結露・結氷にかかわる環境条件としては、例えば、温度や湿度が上げられる。そのため、温度センサーの代わりに、例えば、湿度センサーや、温湿度センサー、露点センサー等を用いてもよい。その場合、例えば湿度センサーを用いた場合、所定の環境条件としては、排気経路が相対湿度１００％になるような条件等が挙げられる。

なお、図１および図２において、第１温度センサー１０を第１送風ファン１４近傍に図示したが、給気経路６において、室外と全熱交換素子１３との間であれば、どの部位に設置してもよい。

なお、図１および図２において、第２温度センサー１１を第２送風ファン１５近傍に図示したが、排気経路７において、室外と全熱交換素子１３との間であれば、どの部位に設置してもよい。

なお、圧力検知手段１２として、実施の形態１に示したゲージ圧を測定する圧力センサーのほかに、相対圧を測定する圧力センサーを用いても良い。例えば相対圧を測定する圧力センサーを用いた場合、例えば給気経路６と排気経路７との差圧を測定することによって、排気経路７における結露・結氷の影響を評価することができるため好適である。

なお、圧力検知手段１２として、第２原動機１７のトルク変化を検知する手段、例えば、第２原動機１７に流れる電流値を計測する電流計等を用いても良い。

なお、風路切替運転後に所定の時間、第１原動機１６および第２原動機１７の出力を増加させるとしたが、例えば第２原動機１７の出力を増加させるだけでも、仕切板２４で構成された各層へ空気を流すことができるため、全熱交換素子１３内部の排気経路７の結露・結氷の融解・蒸発を促進することができる。この場合、さらに、仕切板２４の引き裂き強度特性を増す等の処理により、給気経路６と排気経路７にかかる圧力差によって空気が排気経路７から給気経路６へ漏れにくい素子を合わせて用いることで、空気の漏れを抑制することができ、作用効果に差異を生じなくなる。

なお、全熱交換素子１３の積層間隔として、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔と例示したが、この積層間隔は排気経路７と給気経路６で異なっていてもよい。例えば、排気経路７側の積層間隔を給気経路６側よりも広く取ることで、排気経路７に発生した結露・結氷による、全熱交換素子１３の圧力損失の増大を抑制することができるという効果を奏する。

なお、排気経路を構成する仕切板表面が撥水性を備えるとしたが、全熱交換素子の排気経路のうち、入口近傍および出口近傍のみに撥水性を備えてもよい。

本発明にかかる熱交換形換気装置は、熱交換形換気装置内部で発生する結露・結氷量を低減し、排気経路の圧力損失が極端に増加することを抑制しつつ連続運転を行うことで、寒冷地においても室内の必要換気量を確保することを可能とするものであるので、寒冷地等熱交換素子内部において結露が発生する条件下においてに使用される、室内の空気を室外へ排気する排気流と、室外の空気を室内へ給気する給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 室外吸込口
２ 室内吸込口
３ 室外排出口
４ 室内給気口
５ 本体箱
６ 給気経路
７ 排気経路
８ 給気切替部
９ 排気切替部
１０ 第１温度センサー
１１ 第２温度センサー
１２ 圧力検知手段
１３ 全熱交換素子
１４ 第１送風ファン
１５ 第２送風ファン
１６ 第１原動機
１７ 第２原動機
１８ 第３原動機
１９ 第１風路調整板
２０ 第２風路調整板
２１ 第３風路調整板
２２ 第４風路調整板
２３ 風向調整板
２４ 仕切板

Claims (15)

1. 伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した結露が前記排気経路内へ蒸発し、排気経路内の湿度を高めることを特徴とする熱交換形換気装置。
2. 伝熱性と透湿性、耐水性を有する仕切板を所定間隔で複数層に重ね合わせ、室外の空気を室内へ取り込む給気経路と室内の空気を室外へ排出する排気経路が前記仕切板によって構成された各層間を交互に通るように形成した全熱交換素子を備え、前記給気経路と前記排気経路にそれぞれ通風するための第１送風手段と第２送風手段を備え、前記給気経路と前記排気経路をそれぞれ流れる気体の向きを反転させる反転手段を備え、前記排気経路を流れる気体の向きが反転することで、前記排気経路へ発生した氷が、前記排気経路内へ融解して前記排気経路内を移動することを特徴とする熱交換形換気装置。
3. 全熱交換素子の排気経路を構成する仕切板表面が撥水性を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換形換気装置。
4. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、給気経路において、室外と全熱交換素子とを接続する経路に環境条件を検知する第１環境検知手段を備え、前記第１環境検知手段を用いて検知された環境が所定の設定範囲を外れた場合に、前記給気切替部および前記排気切替部が前記給気経路および排気経路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
5. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、排気経路において、室外と全熱交換素子とを接続する経路に環境条件を検知する第２環境検知手段を備え、前記第２環境検知手段を用いて検出された環境が所定の設定範囲を外れた場合に、給気切替部および排気切替部が給気経路および前記排気経路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
6. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、排気経路に圧力を検知する圧力検知手段を備え、前記圧力検知手段によって検出された圧力が所定の圧力範囲を外れた場合に、給気切替部および排気切替部が給気経路および排気経路の切り替えを行うことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
7. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、前記給気切替部および前記排気切替部が給気経路および排気経路の切り替えを開始した場合、所定の時間、前記給気切替部および前記排気切替部による切り替えを所定の間隔で継続することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
8. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備えた熱交換形換気装置であって、前記給気切替部および前記排気切替部にて前記給気経路および前記排気経路を切り替える間、前記第１送風手段および前記第２送風手段が停止することを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
9. 給気切替部および排気切替部にて経路を切り替える間、第１送風手段および第２送風手段が停止し、切り替え終了後、所定の時間、前記第１送風手段および前記第２送風手段の搬送動力を増加させることを特徴とする請求項８に記載の熱交換形換気装置。
10. 給気経路および排気経路が断熱性を持った材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
11. 給気経路および／または排気経路に含まれている、給気切替部および／または排気切替部と全熱交換素子とを接続する経路の一部分を２本の経路に分割し、前記全熱交換素子通過前の空気を分割した前記経路の片方に、前記全熱交換素子通過後の空気を分割した前記経路のもう一方に流すことを特徴とする請求項４から１０のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
12. 分割した２本の経路に、互いの経路に流れる風の向きを一方向に規定する風向調整板が備えられている構成を特徴とする請求項１１記載の熱交換形換気装置。
13. 気体の向きを反転させる給気切替部および排気切替部を備え、前記給気切替部および／または前記排気切替部に発生する結露・結氷を給気経路および／または排気経路を切り替える時に蒸発・融解させる構成を特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の熱交換形換気装置。
14. 給気切替部に発生する結露・結氷を、給気経路切り替え時に室内へ給気される空気の熱を用いて蒸発・融解させる構成を特徴とする請求項１１に記載の熱交換形換気装置。
15. 排気切替部に発生する結露・結氷を、排気経路の切り替え時に室内から吸い込まれた空気の熱を用いて蒸発・融解させる構成を特徴とする請求項１１または１２に記載の熱交換形換気装置。

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