JP5111002B2

JP5111002B2 - 熱交換換気装置

Info

Publication number: JP5111002B2
Application number: JP2007196559A
Authority: JP
Inventors: 正宣鈴木; 英文野田; 章仁千藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2012-12-26
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: IE20070889A1; GB2451303A; GB2451303B; JP2009030902A; HK1125996A1; CN101354174A; GB0724249D0; CN101354174B

Description

本発明は、ＤＣモータにより駆動される２つの送風機を備え、熱交換器を介して同時給排気による熱交換を行なう熱交換換気装置に関するものである。

従来、ケーシングに格納され、給気モータで駆動する給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、給気フィルタ及び熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、排気モータで駆動する排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、排気フィルタ及び前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、前記給気モータで駆動する給気送風機により前記室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記給気フィルタ及び熱交換器の給気通路をバイパスして前記室内側吹出口から室内に給気するバイパス給気路と、前記排気モータで駆動する排気送風機により前記室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記排気フィルタ及び熱交換器の排気通路をバイパスして前記室外側吹出口から室外に排気するバイパス排気路と、を備える熱交換換気装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平０５−０９３５３６号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば、長期間の運転により、給気、排気フィルタが目詰まりし、給気路及び排気路の風路抵抗が増大する。そのため、給気、排気風量が減少する、という問題があった。

また、給気、排気フィルタの目詰まりの程度にアンバランスが生じ、給気、排気風量にアンバランスが生じる。そのため、室内圧が負圧になったり正圧になったりして隙間風が発生する、という問題があった。

さらに、熱交換換気とバイパス換気とでは、給気、排気路と、バイパス給気、排気路との風路抵抗の違いにより、設定風量が同じでも実際風量が異なってしまう、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、給気、排気フィルタが目詰まりしても給気、排気風量が減少せず、給気、排気フィルタの目詰まりの程度にアンバランスが生じても、給気、排気風量にアンバランスが生じることがなく、さらに、給気、排気路と、バイパス給気、排気路との風路抵抗の違いにより、設定風量と実際風量が異なることのない、熱交換換気装置を得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、本発明は、給気ＤＣモータで駆動する給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、給気フィルタ及び熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、排気ＤＣモータで駆動する排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、排気フィルタ及び前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、がケーシングに格納される熱交換換気装置であって、前記給気、排気ＤＣモータに夫々正弦波近似パルス電圧を供給する給気、排気モータ駆動手段と、前記給気、排気ＤＣモータの給気、排気モータ回転数を夫々検出して出力する給気、排気モータ回転数検出手段と、前記給気、排気ＤＣモータの給気、排気モータ電流値を夫々検出して出力する給気、排気モータ電流検出手段と、前記給気路及び排気路の共通目標風量を設定出力する風量設定手段と、入力された前記給気、排気モータ回転数、給気、排気モータ電流値及び共通目標風量に基づいて、前記給気路及び排気路の風量が、夫々前記共通目標風量となるように、前記給気、排気モータ駆動手段夫々の正弦波近似パルス電圧出力を制御する制御部と、を備え、前記給気、排気モータ回転数夫々と前記給気、排気モータ電流値夫々との積の値夫々と、前記給気、排気路夫々の風量とが略比例関係にあり、前記給気、排気フィルタの目詰まり等による風路抵抗の大小に関わらず比例定数が略一定である熱交換換気装置において、前記制御部は、前記給気モータ回転数と給気モータ電流値の積の値及び前記排気モータ回転数と排気モータ電流値の積の値が、前記共通目標風量の値と略同一となるように、前記給気、排気モータ駆動手段夫々の正弦波近似パルス電圧出力を制御することを特徴とする。

この発明によれば、給気、排気フィルタが目詰まりしても給気、排気風量が減少せず、給気、排気フィルタの目詰まりの程度にアンバランスが生じても、給気、排気風量にアンバランスが生じることがない熱交換換気装置が得られる、という効果を奏する。

以下に、本発明にかかる熱交換換気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
図１は、本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を示す透視斜視図であり、図２は、透視平面図であり、図３は、透視側面図であり、図４は、送風機の制御装置のブロック構成図であり、図５は、給気、排気モータ回転数とモータ電流値の積の値と、給気、排気路の風量の特性図であり、図６は、送風機の制御装置の制御フローチャートである。

図１〜図３に示すように、熱交換換気装置１００は、室外空気対室内空気の熱交換を行う熱交換器１が、直方体の箱形に形成された本体ケーシング２内に設置され、同時給排気により、熱交換を行いながら室内の換気を行う。

熱交換換気装置１００には、給気送風機５により室外側吸込口２６から室外空気を吸込み、熱交換器１の給気通路１ａ（図３参照）を通して室内側吹出口２７から室内に給気する給気路４と、排気送風機３により室内側吸込口２４から室内空気を吸込み、熱交換器１の排気通路１ｂ（図３参照）を通して室外側吹出口２５から室外に排気する排気路６と、が形成されている。給気通路１ａの入口には、給気フィルタ４ａが設置され、排気通路１ｂの入口には、排気フィルタ６ｂが設置されている。

本体ケーシング２内に、熱交換器１、給気送風機５及び排気送風機３を組付け、給気路部品１２と排気路部品１１を装着することにより、給気路４と排気路６が形成される。

給気路４は、排気路部品１１の入口部分１５に対応する本体ケーシング２の開口部を室外側吸込口２６とし、排気路部品１１の入口部分１５から熱交換器１の上側の面から給気フィルタ４ａ及び熱交換器１の給気通路１ａを経て給気送風機５から給気路部品１２の出口部分１４に至り、出口部分１４の開口部に対応する本体ケーシング２の開口部を室内側吹出口２７とする通風路として形成される。

一方、排気路６は、給気路部品１２の入口部分１５に対応する本体ケーシング２の開口部を室内側吸込口２４とし、給気路部品１２の入口部分１５から熱交換器１の上側の面から排気フィルタ６ｂ及び熱交換器１の排気通路１ｂを経て排気送風機３から排気路部品１１の出口部分１４に至り、出口部分１４の開口部に対応する本体ケーシング２の開口部を室外側吹出口２５とする通風路として形成される。

また、バイパス給気路１０は、バイパスダンパ９の開放により、給気路４の室外側吸込口２６から排気路部品１１の入口部分１５を経て熱交換器１を迂回して給気路部品１２の出口部分１４から室内側吹出口２７に室外空気を給気する通風路として形成されている。

また、図示はしないが、バイパス排気路は、バイパスダンパの開放により、排気路６の室内側吸込口２４から給気路部品１２の入口部分１５を経て熱交換器１を迂回して排気路部品１１の出口部分１４から室外側吹出口２５に室内空気を排気する通風路として形成する。

給気路４の室外側吸込口２６及び室内側吹出口２７、排気路６の室内側吸込口２４及び室外側吹出口２５には、ダクト接続筒１６が取付けられている。

熱交換換気装置１００は、給気路４により熱交換器１を通して室外空気を室内へ給気し、同時に、排気路６により熱交換器１を通して室内空気を室外に排気し、熱交換器１で熱交換を行いながら同時給排気による熱交換換気を行う。

また、ダンパによりバイパス給気路１０又はバイパス排気路を開放することにより、給気送風機５又は排気送風機３により室外空気及び室内空気を給気、排気フィルタ４ａ、６ｂ及び熱交換器１を通さずに室内及び室内へ給気及び排気することもでき、熱交換を伴わない普通換気も行うことができる。

排気路部品１１の送風機ケーシング部１３と出口部分１４とは排気路として連通している。出口部分１４は、送風機ケーシング部１３からの送風方向とこれに直交する二方向に開口しており、出口部分１４の分岐部分には、図２に示すように、排気路６の室外側吹出口２５の二方向の開口の排気路開口面積を調節できるようにダンパ板７が設けられている。

このダンパ板７は、図示しないダンパ軸を中心に回動することにより、排気路６の室外側吹出口２５の開口している二方向のうち、一方向の開口の排気路開口面積を縮小するとともに、もう一方向の開口の排気路開口面積を拡大する。

給気路部品１２の送風機ケーシング部１３と出口部分１４とは排気路として連通している。出口部分１４は、送風機ケーシング部１３からの送風方向とこれに直交する二方向に開口しており、出口部分１４の分岐部分には、図２に示すように、給気路４の室内側吹出口２７の二方向の開口の排気路開口面積を調節できるようにダンパ板８が設けられている。

このダンパ板８は、図示しないダンパ軸を中心に回動することにより、給気路４の室内側吹出口２７の開口している二方向のうち、一方向の開口の給気路開口面積を縮小するとともに、もう一方向の開口の給気路開口面積を拡大する。

図４は、送風機の制御装置のブロック構成図であり、図５は、給気、排気ＤＣモータ回転数とモータ電流値の積と給気、排気路の風量の特性図であり、図６は、送風機の制御装置の制御フローチャートである。

図４に示すように、送風機の制御装置２００は、給気、排気送風機５、３を駆動する給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ（給気、排気ＤＣモータ）２２、２３と、給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ２２、２３に夫々正弦波近似パルス電圧を供給する給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａと、給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ２２、２３の給気、排気モータ回転数Ｎ_２２、Ｎ_２３を夫々検出して出力する給気、排気モータ回転数検出手段２２ｃ、２３ｃと、給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ２２、２３の給気、排気モータ電流値Ｉ_２２、Ｉ_２３を夫々検出して出力する給気、排気モータ電流検出手段２２ｂ、２３ｂと、給気、排気路４、６の共通目標風量Ｑを設定出力する風量設定手段３１と、を備えている。

図５に示すように、給気、排気送風機５、３を夫々駆動する給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ２２、２３では、給気、排気モータ回転数Ｎ_２２、Ｎ_２３夫々と給気、排気モータ電流値Ｉ_２２、Ｉ_２３夫々との積の値ＮＩ_２２、ＮＩ_２３夫々と、給気、排気路４、６夫々の風量Ｑ_２２、Ｑ_２３とは、略比例関係にある。さらに、給気、排気フィルタ４ａ、６ｂの目詰まり等による風路抵抗の大小に関わらず、比例定数は略一定であり、積の値ＮＩ_２２、ＮＩ_２３夫々を制御することにより、風量Ｑ_２２、Ｑ_２３夫々を制御することができる。

風量Ｑ_２２、Ｑ_２３を増減させるには、積の値ＮＩ_２２、ＮＩ_２３を増減させればよく、積の値ＮＩ_２２、ＮＩ_２３を増減させるには、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａによる給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ２２、２３への供給電圧を変化させればよい。

制御装置２００の制御部３０（図４参照）は、入力された給気モータ回転数Ｎ_２２と給気モータ電流値Ｉ_２２の積の値ＮＩ_２２、及び、排気モータ回転数Ｎ_２３と排気モータ電流値Ｉ_２３の積の値ＮＩ_２３が、風量設定手段３１から入力された共通目標風量Ｑと略同一となるように、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａの夫々の正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２、Ｖ_２３を制御する。

次に、図６を参照して、制御装置２００の制御部３０による給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａの夫々の正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２、Ｖ_２３の制御方法について説明する。まず、ステップＳ１０で、制御部３０に運転停止信号が入力されているか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ１２に進み、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａを出力ＯＦＦする。

ＮＯであれば、ステップＳ１４に進み、風量設定手段３１から入力された共通目標風量の値Ｑを確認する。次に、ステップＳ１６に進み、熱交換換気装置１００が熱交換換気モードに設定されているか否かを判断する。ＹＥＳであれば、ステップＳ１８に進み、熱交換換気時の共通目標風量Ｑを制御目標として設定する。ＮＯであれば、ステップＳ２０に進み、バイパス共通目標風量Ｑｂを制御目標として設定する。

次に、ステップＳ３０に進み、給気モータ回転数Ｎ_２２と給気モータ電流値Ｉ_２２の積の値ＮＩ_２２が、共通目標風量Ｑ（Ｑｂ）と略同一であるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ３２に進み、給気モータ回転数Ｎ_２２及び給気モータ電流値Ｉ_２２に異常が無いか否かを判定する（限界低回転数Ｎｓ＜Ｎ_２２＜限界高回転数Ｎｒ、かつ、限界低電流Ｉｓ＜Ｉ_２２＜限界高電流Ｉｒ、であればＹＥＳ、そうでなければＮＯ）。

ＮＯであれば、ステップＳ１２に進み、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａの出力をＯＦＦする。ＹＥＳであれば、ステップＳ３４に進み、給気モータ駆動手段２２ａの現在の正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２を維持する。

ステップＳ３０の判定がＮＯであれば、ステップＳ３６に進み、給気モータ回転数Ｎ_２２と給気モータ電流値Ｉ_２２の積の値ＮＩ_２２が、共通目標風量Ｑ（Ｑｂ）より小さいか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ３８に進み、給気モータ駆動手段２２ａの正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２を所定量ＵＰしてステップＳ３０に戻り、ＮＯであれば、ステップＳ３９に進み、給気モータ駆動手段２２ａの正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２を所定量ＤＯＷＮしてステップＳ３０に戻り、ステップＳ３０がＹＥＳとなるまで、ステップＳ３０〜Ｓ３８、Ｓ３９を繰返す。

ステップＳ３４の次にステップＳ４０に進み、排気モータ回転数Ｎ_２３と排気モータ電流値Ｉ_２３の積の値ＮＩ_２３が、共通目標風量Ｑ（Ｑｂ）と略同一であるか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ４２に進み、排気モータ回転数Ｎ_２３及び給気モータ電流値Ｉ_２３に異常が無いか否かを判定する（限界低回転数Ｎｓ＜Ｎ_２３＜限界高回転数Ｎｒ、かつ、限界低電流Ｉｓ＜Ｉ_２３＜限界高電流Ｉｒ、であればＹＥＳ、そうでなければＮＯ）。

ＮＯであれば、ステップＳ１２に進み、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａの出力をＯＦＦする。ＹＥＳであれば、ステップＳ４４に進み、給気モータ駆動手段２３ａの現在の正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２３を維持する。

ステップＳ４０の判定がＮＯであれば、ステップＳ４６に進み、排気モータ回転数Ｎ_２３と排気モータ電流値Ｉ_２３の積の値ＮＩ_２３が、共通目標風量Ｑ（Ｑｂ）より小さいか否かを判定する。ＹＥＳであれば、ステップＳ４８に進み、排気モータ駆動手段２３ａの正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２３を所定量ＵＰしてステップＳ４０に戻り、ＮＯであれば、ステップＳ４９に進み、排気モータ駆動手段２３ａの正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２３を所定量ＤＯＷＮしてステップＳ４０に戻り、ステップＳ４０がＹＥＳとなるまで、ステップＳ４０〜Ｓ４８、Ｓ４９を繰返す。

ステップＳ４４の次にステップＳ１０に戻り、以後、ステップＳ１０〜ステップＳ４４を繰返し、給気、排気モータ駆動手段２２ａ、２３ａ夫々の正弦波近似パルス電圧出力Ｖ_２２、Ｖ_２３を制御する。

以上説明したように、実施の形態の熱交換換気装置１００によれば、給気、排気フィルタ４ａ、６ｂが目詰まりしても給気、排気風量Ｑ_２２、Ｑ_２３が減少せず、給気、排気フィルタ４ａ、６ｂの目詰まりの程度にアンバランスが生じても、給気、排気風量Ｑ_２２、Ｑ_２３にアンバランスが生じることがなく、さらに、給気、排気路４、６と、バイパス給気、排気路との風路抵抗の違いにより、設定風量が同じでも実際風量が異なるようなことはない。

以上のように、本発明にかかる熱交換換気装置は、砂埃の多いような場所に設置される装置として有用である。

本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を示す透視斜視図である。実施の形態の熱交換換気装置の透視平面図である。実施の形態の熱交換換気装置の透視側面図である。送風機の制御装置のブロック構成図である。モータ回転数と電流値の積の値と、給気、排気路の風量の特性図である。送風機の制御装置の制御フローチャートである。

符号の説明

１熱交換器
１ａ給気通路
１ｂ排気通路
４ａ給気フィルタ
６ｂ排気フィルタ
２本体ケーシング（ケーシング）
３排気送風機
４給気路
５給気送風機
６排気路
７ダンパ板
８ダンパ板
９バイパスダンパ
１０バイパス給気路
１１排気路部品
１２給気路部品
１３送風機ケーシング部
１４出口部分
１５入口部分
１６ダクト接続筒
２２，２３給気、排気３相ＤＣブラシレスモータ（給気、排気ＤＣモータ）
２２ａ，２３ａ給気、排気モータ駆動手段
２２ｂ，２３ｂ給気、排気モータ電流検出手段
２２ｃ，２３ｃ給気、排気モータ回転数検出手段
２４室内側吸込口
２５室外側吹出口
２６室外側吸込口
２７室内側吹出口
３０制御部
３１風量設定手段
１００熱交換換気装置
２００制御装置

Claims

給気ＤＣモータで駆動する給気送風機により室外側吸込口から室外空気を吸込み、給気フィルタ及び熱交換器の給気通路を通して室内側吹出口から室内に給気する給気路と、
排気ＤＣモータで駆動する排気送風機により室内側吸込口から室内空気を吸込み、排気フィルタ及び前記熱交換器の排気通路を通して室外側吹出口から室外に排気する排気路と、がケーシングに格納される熱交換換気装置であって、
前記給気、排気ＤＣモータに夫々正弦波近似パルス電圧を供給する給気、排気モータ駆動手段と、
前記給気、排気ＤＣモータの給気、排気モータ回転数を夫々検出して出力する給気、排気モータ回転数検出手段と、
前記給気、排気ＤＣモータの給気、排気モータ電流値を夫々検出して出力する給気、排気モータ電流検出手段と、
前記給気路及び排気路の共通目標風量を設定出力する風量設定手段と、
入力された前記給気、排気モータ回転数、給気、排気モータ電流値及び共通目標風量に基づいて、前記給気路及び排気路の風量が、夫々前記共通目標風量となるように、前記給気、排気モータ駆動手段夫々の正弦波近似パルス電圧出力を制御する制御部と、
を備え、前記給気、排気モータ回転数夫々と前記給気、排気モータ電流値夫々との積の値夫々と、前記給気、排気路夫々の風量とが略比例関係にあり、前記給気、排気フィルタの目詰まり等による風路抵抗の大小に関わらず比例定数が略一定である熱交換換気装置において、
前記制御部は、前記給気モータ回転数と給気モータ電流値の積の値及び前記排気モータ回転数と排気モータ電流値の積の値が、前記共通目標風量の値と略同一となるように、前記給気、排気モータ駆動手段夫々の正弦波近似パルス電圧出力を制御することを特徴とする熱交換換気装置。
前記給気ＤＣモータで駆動する給気送風機により前記室外側吸込口から室外空気を吸込み、前記給気フィルタ及び熱交換器の給気通路をバイパスして前記室内側吹出口から室内に給気するバイパス給気路と、
前記排気ＤＣモータで駆動する排気送風機により前記室内側吸込口から室内空気を吸込み、前記排気エアフィルタ及び熱交換器の排気通路をバイパスして前記室外側吹出口から室外に排気するバイパス排気路と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記給気モータ回転数と給気モータ電流値の積の値及び前記排気モータ回転数と排気モータ電流値の積の値が、前記風量設定手段から入力されたバイパス共通目標風量の値と略同一となるように、前記給気、排気モータ駆動手段夫々の正弦波近似パルス電圧出力を制御することを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。