JPH0350180B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば熱交換器を介して室内外の空
気の給排気を行う換気装置等のように室外空気と
室内空気を使用する機器の凍結防止装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

第８図〜第１１図は、例えば実公昭54−42125
号公報に示されたものに類似した従来の熱交換形
換気装置を示す図で、第８図は縦断面図、第９図
は熱交換器の端面拡大斜視図、第１０図は構成
図、第１１図は結氷説明図である。

図中、１は室内空気と室外空気とを使用する機
器としての換気装置の本体、２は本体１の外箱、
２ａは外箱の側面に設けられた外気の吸込口、２
ｂは同じく吹出口、２ｃは同じく室内空気の吸込
口、２ｄは同じく吹出口、３は外箱２内に収納さ
れた熱交換器で、多数の波形板３ａと伝熱性、ま
たは通湿性と伝熱性とを有する多数の平板３ｂと
を交互に積層しかつ波形板３ａは交互にその波形
形成方向を90度変えて介挿させることによつて角
柱状に形成されており、外箱２の中央に横に倒し
かつ45度傾けて設置されている。４は熱交換器３
の供給空気の流入側に設けられたエアフイルタ、
５は同じく排気空気の流入側に設けられたエアフ
イルタ、６は熱交換器３の給気空気の流出側に設
置された給気用送風機、７は同じく排気空気の流
出側に設置された排気用送風機、Ａは給気流、Ｂ
は排気流である。

従来の熱交換形換気装置は上記のように構成さ
れ、外気は気流Ａで示すように、給気用送風機６
の回転により、吸込口２ａから吸い込まれ、エア
フイルタ４及び熱交換器３を通り、吹出口２ｂか
ら室内へ吹き出される。また、室内空気は気流Ｂ
で示すように、排気用送風機７の回転により、吸
込口２ｃから吸い込まれ、エアフイルタ５及び熱
交換器３を通り、吹出口２ｄから室外へ吹き出さ
れる。このようにして、給気空気と排気空気の間
で熱交換が行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のような熱交換形換気装置では、この換気
装置が寒冷地で使用される場合、一般に給気流Ａ
は低温気流となり、排気流Ｂは高温気流となる。
給気流Ａが低温（−５℃以下）の場合には、排気
流Ｂは熱交換器３の流入部に近い部分３Ａで、給
気流Ａによつて冷却されるため、結露、結霜又は
結氷が生じる。そのため、熱交換器３は目詰りし
て排気流Ｂはその近傍では流れなくなる。その結
果、部分３Ａの近傍は熱交換をしなくなるので、
次にはその隣接部分３Ｂ近傍が給気流Ａで最も冷
却されるようになつて、結氷を生じるようにな
る。したがつて、この状態で運転を続けると、今
度は部分３Ｂに隣接した部分が結氷を始め、つい
には全面凍結に至り、排気及び熱交換が行われな
くなる。

このような結氷及びこれに伴う機能低下を防止
するため、熱交換器３が結氷する条件になつた場
合には、温度検出器及びタイマを用い、間欠的に
給気用送風機６を停止させ、排気用送風機７だけ
を運転して、生じた結氷を融かすようにしてい
る。しかし、この場合、次のような問題が生じ
る。

(ア) 排気運転だけの場合、室内空気の平衡が崩れ
て、どこか室内の他の場所から空気を吸い込む
ため、冷風侵入が起こる。

(イ) 上記に伴い、室内が負圧になるため、排気形
の燃焼器具（ポツト式石油ストーブ、ガスフア
ーネス等）が異常燃焼を起こす危険がある。

(ウ) 第１１図の部分３Ａが結氷により目詰りして
いる場合、そこを室内空気が通らないため、熱
が与えられず、氷が十分融解しない。

また、他の手段として、低温空気（外気）側に
加熱子を設けて、低温空気を熱交換器３に結氷が
生じない温度（０℃以上）まで予熱することも行
われている。しかし、これには多くのエネルギが
必要である。例えば、室内温度20℃、外気温度−
15℃、換気風量500m³／時とすると、−15℃の空気
を０℃まで昇温するには、空気の重さを1.2Kg／
m³として、15×0.24×500×1.2＝2160Kcal／時の
熱が必要であり、これを加熱子で昇温するには約
2.5KW／時の電力が必要となる。これは、この
機器の温度交換効率を70％としたときに０℃まで
昇温した空気との交換熱量2016Kcal／時よりも
大きな値となり、省エネルギの効率も悪くなる。

このように、熱交換器３の結氷による機能低下
や損傷を防ぐためには多くのエネルギを必要とす
る。また、排気運転だけ行つて室内空気の熱を利
用して熱交換器３の氷を融かす場合には、完全に
融かすことは困難であり、かつ霜取り運転中は室
内が負圧になるために、冷風の侵入や室内燃焼器
具の異常燃焼が生じる等の問題点がある。

この発明は上記問題点を解決するためになされ
たもので、熱交換器が結氷するような低温条件下
においても、少ないエネルギで結氷を融解するよ
うにした凍結防止装置を提供することを目的とす
る。

また、この発明の別の発明では、上記目的に加
えて、的確な解凍運転を自動的に行うことができ
る凍結防止装置を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る換気装置の凍結防止装置は、箱
体壁面に、外気を導入する低温空気導入口と、室
内空気を導入する高温空気導入口と、室内空気と
室外空気を使用する機器に対して室外空気を供給
する空気導出口とをそれぞれ設け、箱体内に空気
流路を設けるとともに、この空気流路内に設けら
れ上記低温空気導入口と上記高温空気導入口とを
択一的に閉塞するダンパ、並びに上記空気流路の
空気導出口近傍に設けられ空気流路の空気を加熱
する加熱子を備えたものである。

また、この発明の別の発明による換気装置の凍
結防止装置は、上記のものにおいて、上記低温空
気導入口の近傍に設けられ上記外気の温度を検出
しこれが所定の低温を検出すると動作する温度検
出器、並びにこの温度検出器が動作すると上記ダ
ンパを上記低温空気導入口を一定時間ごとに閉塞
させる指令を与えると共に上記加熱子に上記一定
時間ごとに通電させる制御装置を設けたものであ
る。

〔作用〕

この発明においては、ダンパの動作により低温
空気導入口は閉塞され、高温空気導入口は開放さ
れて高温空気が導入され、かつこれが加熱子によ
り加熱されて空気導出口から供給される。

また、この発明の別の発明においては、外気温
度が結氷温度に至ると、高温空気が間欠的に導入
され、かつこれが加熱されて供給される。

〔実施例〕

第１図〜第５図はこの発明を同時給排気形の換
気装置の凍結防止のために使用した一実施例を示
す図で、第１図は凍結防止装置のみの構成図、第
２図は換気装置に使用した場合の構成図、第３図
は動作説明図、第４図及び第５図は特性曲線図で
あり、１〜２，２ａ〜２ｄ，３，３Ａ，３Ｂ，
６，７，Ａ，Ｂは上記従来装置と同様のものであ
る。

図中、９は本体１の吸込側に配置された箱体
で、内部に空気流路が形成されている。９ａは箱
体９に設けられた外気に開口する低温空気導入
口、９ｂは同じく室内側に開口する高温空気導入
口、９ｃは同じく空気導出口で、空気導出口９ｃ
は本体１の吸込口２ａに接続されている。１０は
箱体９に枢着され空気導入口９ａ，９ｂを開閉す
るダンパ、１１は箱体９の空気導出口９ｃの近傍
に設けられた加熱子である。１７はダンパ１０の
駆動機構である。

上記のように構成された換気装置の凍結防止装
置において、常時は第１図に示すように、ダンパ
１０は低温空気導入口９ａを開放し、高温空気導
入口９ｂを閉塞している。したがつて、低温空気
は気流Ａで示すように、低温空気導入口９ａから
箱体９に入り、空気導出口９ｃから吸込口２ａを
通つて本体１に供給される。以後の動作は従来の
ものと同様である。

次に、低温空気温度が低く、熱交換器３に結氷
が生じたときは、ダンパ１０は回動し、第３図に
示すように低温空気導入口９ａは閉塞され、高温
空気導入口９ｂは開放される。同時に、加熱子１
１に通電される。なお、ダンパ１０の駆動は電動
機（図示しない）で行われるが、手動操作によつ
てもよい。また、この時排気用送風機７を停止す
れば外風侵入も防げる。これで、高温空気は高温
空気導入口９ｂから箱体９に入り、加熱子１１で
加熱されて空気導出口９ｃから本体１の低温側流
路に供給される。この結果、熱交換器３の通常低
温空気が流れていた流路を高温空気が流れること
になり、高温側流路に生じた結氷は融解される。

なお、結氷の融解後はダンパ１０は逆方向に回
動して第１図、第２図の状態となり、同時に加熱
子１１への通電も断たれる。

第４図にこの実施例の装置において、外気温度
−15℃の場合の室内の温度と結氷開始までの時間
の関係を表す曲線１２、及び風量が30％低下する
までの時間の関係を表す曲線１３を示す。また、
第５図に送風風量が約30％低下するまで結氷した
場合、解凍運転に切り換えて完全に結氷を融解す
るまでの時間と、解凍運転時に熱交換器３の低温
側流路に供給される空気の温度との関係を示す。

第４図及び第５図から明らかなように、室内温
度は結氷開始や風量30％低下までの時間には大き
な影響を与えないが、熱交換器３の結氷を融解す
るために利用した場合の融解時間には大きな影響
がある。したがつて、加熱子１１によつて熱交換
器３に供給する空気の温度を20℃以上に昇温すれ
ば、短時間に結氷を融解することができる。

一例として、室温10℃、処理風量500m³／時、
熱交換効率70％の装置について考えると、風量30
％低下から解凍運転を開始したとすると、解凍に
約12分を要し、この間は排気用送風機を停止して
循環運転となるため、換気ができない、又は排気
のみとなり換気を充分にできない。ここに、
2KWの加熱子１１を設けて通電すると、10℃の
室内空気を22℃まで昇温して熱交換器３に供給す
るので、４分以内で解凍が可能となる。この場合
の電力消費量は、１時間30分に１回、４分通電す
ると、0.081KW／時となり、従来の予熱式に比
べ非常に少ない電力で運転することが可能とな
る。

また、解凍運転時、換気装置と連動させて排気
用送風機７を停止し、ダンパ１０を切り換え、加
熱子１１に通電すると共に、高温流路を絞るよう
にして給気流路の空気量を減少させると、加熱子
１１の容量を従来装置と同一とすれば、解凍時間
は短くなり、換気停止時間を短縮することが可能
となる。このときの送風風量の制御は、送風機用
電動機の能力切換えでもよく、送風路中の風路面
積の変更でもよい。

第６図及び第７図はこの発明を前記実施例と同
様に換気装置に適用した他の実施例を示すダンパ
部分の構成図である。

第６図は低温空気導入口９ａに、熱交換器３が
結氷する温度（あらかじめ設定）を検出する温度
検出器１５を設け、これが出力を発すると、制御
装置１６が動作し、駆動機構１７によりダンパ１
０を回動させると共に、加熱子１１に通電し、こ
の状態を一定時間保持した後に通常運転にダンパ
１０を切り換え、加熱子の通電を停止する。この
運転を所定の時間間隔で間欠的に繰り返えすもの
である。これにより、的確な解凍運転が自動的に
行われる。

第７図は第６図の温度検出器１５を加熱子１１
よりも上流側に配置し、ダンパ１０の動作時に高
温空気温度の検出が可能な位置に設け、解凍運転
になつたときの室内温度を検出し、室内温度が十
分高く（例えば20℃以上）、短時間で解凍できる
ような温度のときには、加熱子１１に通電しない
ようにしたものである。これにより、室内温度が
高い場合には省電力となり、いつそう省エネルギ
となる。

また、ダンパ１０は板状のもの１板として説明
したが、低温空気導入口９ａ及び高温空気導入口
９ｂをそれぞれ開閉できるものであれば、他の形
式の機構（スライド形、バタフライ形）でもよ
い。

上記各実施例では、熱交換器３を直交流形のも
のを用いるものとしたが、回転形、対向流形等に
おいても、同様に適用可能である。

また、実施例は換気装置について説明したが、
室内空気と室外空気を使用する空調機等の他の機
器にも適用し得る。

〔発明の効果〕

以上説明したとおりこの発明の熱交換形換気装
置等のように室外空気と室内空気を使用する機器
を低温条件で使用する場合に発生する結氷を、短
時間で融解することができる効果がある。

また、この発明の別の発明では、外気温度を検
出する温度検出器を設け、これが所定の温度を検
出すると、ダンパを一定時間ごとに動作させると
共に、加熱子に通電するようにしたので、的確な
解凍運転を自動的に行うことができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図はこの発明による換気装置の凍
結防止装置の一実施例を示す図で、第１図は構成
図、第２図は換気装置に適用した場合の構成図、
第３図は動作説明図、第４図は結氷時間特性曲線
図、第５図は同じく融解時間特性曲線図、第６図
及び第７図はこの発明の他の実施例を示すダンパ
部分の構成図、第８図〜第１１図は従来の熱交換
形換気装置を示す図で、第８図は縦断面図、第９
図は熱交換器の端面拡大図、第１０図は構成図、
第１１図は結氷説明図である。 図中、１は換気装置の本体、２ａは低温空気吸
込口、２ｃは高温空気吸込口、３は熱交換器、９
は箱体、９ａは低温空気導入口、９ｂは高温空気
導入口、９ｃは空気導出口、１０はダンパ、１１
は加熱子、１５は温度検出器、１６は制御装置で
ある。なお、図中同一符号は同一又は相当部分を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 箱体９壁面に、外気を導入する低温空気導入
   口９ａと、室内空気を導入する高温空気導入口９
   ｂと、室外空気と室内空気を使用する機器１に対
   して室外空気または室内空気を供給する空気導出
   口９ｃとをそれぞれ設け、箱体９内に空気流路を
   設けるとともに、この空気流路内に設けられ上記
   低温空気導入口９ａと上記高温空気導入口９ｂと
   を択一的に閉塞するダンパ１０、並びに上記空気
   流路の空気導出口９ｃ近傍に設けられ空気流路の
   空気を加熱する加熱子１１を備えてなる凍結防止
   装置。 ２ 箱体９壁面に、外気を導入する低温空気導入
   口９ａと、室内空気を導入する高温空気導入口９
   ｂと、室外空気と室内空気を使用する機器１に対
   して室外空気または室内空気を供給する空気導出
   口９ｃとをそれぞれ設け、箱体９内に空気流路を
   設けるとともに、この空気流路内に設けられ上記
   低温空気導入口９ａと上記高温空気導入口９ｂと
   を択一的に閉塞するダンパ１０と、上記空気流路
   の空気導出口９ｃ近傍に設けられ空気流路の空気
   を加熱する加熱子１１と、上記低温空気導入口９
   ａの近傍に設けられ上記外気の温度を検出し、所
   定の低温を検出すると動作する温度検出器１５、
   並びにこの温度検出器１５が動作すると上記ダン
   パ１０を上記低温空気導入口９ａを一定時間ごと
   に閉塞させる指令を与えると共に上記加熱子１１
   に上記一定時間ごとに通電させる制御装置１６を
   備えてなる凍結防止装置。