JP2000506965A - 換気装置及びその取付用窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 居間やオフィースルームのごとき部屋内外に交互に空気流を提供する熱交換器要素（１５）を備えた換気装置が開示されている。その熱交換器要素は貫通通路を備えたロッド形状またはディッシュ形状である。その熱交換器要素（１５）に隣接して少なくとも１体のファン（１９、２０）が提供され、前記双方向の空気流を交互的に発生させ、部屋と外気とを連通させている。このファンの操作には制御回路が用いられる。熱交換器要素（１５）は換気装置収容器（１４）内に密着して受領されている。この収容器は部屋に面した開口部を備えており、熱交換器要素の着脱を可能にしている。換気装置収容器（１４）は一般的に壁穴に設置される。収容器内には、少なくとも１体のファン（１９、２０）が外気に面した側に提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 換気装置及びその取付用窓 本願発明は請求項１のごとき換気装置と、そのような換気装置を搭載するため の窓とに関する。 背景 エネルギーの有効利用と良好な換気に対する要望は、室内の暖気を効果的に保 存してエネルギーを節約する省エネタイプの小型喚起装置に対する需要を喚起し ている。 住宅、アパート、オフィースビル、学校等の建物に循環式熱交換機(regenerat ive heat exchanger)を設置することは知られている。このような熱交換機は壁 や天井にアレンジされたダクトを通じて建物の各部屋に送風したり、汚染空気を 排気する。このような設備は大がかりな工事を要し、設置コストが高い。既存の 建物への新たな設置も困難であった。 場合によっては、換気装置を壁埋込式としている。例えば、壁に設けた壁穴に 扇風装置またはファンを設置し、隣接させて熱交換機要素(heat exchanger elem ent)を配置している。このようなタイプの現存装置は比較的に高価であり、大量 のエネルギーを消費し、騒音レベルも高い。 双方向の通気バランスを達成するため、２体の対称形態の換気装置を並列設置 することも知られている。このような従来式の並列換気装置は一般家庭には大き 過ぎ、しかも高価であった。 発明の目的 本願発明の主目的は、同一建物の複数の部屋に熱交換器を提供することがで きる換気装置を提供することである。望ましくは、この熱交換器は壁設置用また は窓設置用であり、カバー以外には特に他の部品を要しないものである。この換 気装置は低ノイズレベルであって、換気装置を設置した部屋に不快な音を出さな いものであることが望ましい。 本願発明の別な主目的は、保守が簡単であって、多数であっても洗浄に手間が かからない換気装置の提供である。 本願発明のさらに別な目的は、窓枠内に収容できる小型換気装置の提供である 。また、低パワータイプの軸流ファンあるいはラジアルファンが利用可能な換気 装置を提供することである。 本願発明が特に目的とするところは、太陽電池でも稼働できる低パワー換気装 置の提供である。 エネルギーの節約が特に重要である場合には、バランスがとれた内外への空気 流を提供する。吸引空気を冷却する換気装置が望ましい場合もあろう。 本願発明の解説 本願発明のこれらの目的は請求項１に記載したように換気装置を設計すること で達成される。このような小型で低パワー消費タイプの本換気装置によって必要 な換気性能は提供される。これは１体のメインユニットを備えた従来型換気装置 よりも構造が単純であり、その設置が容易である。 本願発明の換気装置は、既存の換気用壁穴（１０ｃｍ径程度）や窓枠に設置す ることができる。この換気装置を屋外に設置した太陽電池パネルで稼働させるこ ともできる。ノズルを使用して冷水を供給し、換気装置を通過する吸引空気を冷 却させることもできる。 本装置に、屋内外温度、湿度、及び／又は臭気の存在を検出するセンサーを備 えた制御装置を提供することもできる。 本願発明の他の構造的特徴は請求項２から請求項９にかけて記載されている。 請求項１０においては換気装置搭載用の窓が記載されている。 本願発明の詳細は添付の図面を利用した以下の実施例の解説にて提供されてい る。 実施例 本願発明の説明に利用される図面は以下のものである。 図１は本願発明の１実施例による壁設置用換気装置の部分斜視図であり、２体 のファンが並列に提供されている。 図２は図１の換気装置の断面図である。 図３は本願発明の窓設置用換気装置の概略斜視図である。 図４は霧を提供する本願発明実施例の分解図である。 図５はバランスがとれた内外通気交換のための並列セット熱交換器の実施例を 示す。 図６は本願発明の換気装置を窓の上部に設置した状態を図示している。 図７は本願発明の換気装置を窓の側部に設置した状態を図示している。 図８は本願発明の換気装置の別実施例を図示しており、窓の側部に設置できる ものである。 図１と図２は、例えば居間１３に面した壁の筒状壁穴１１に設置された本願発 明の換気装置を図示している。この換気装置は長方形断面を有したスチール製ま たはプラスチック製の収容器１４を含んでいる。この断面形状を、例えば円形と することもできる。熱交換器１５は収容器１４の断面を占領して提供されている 。このような熱交換器１５は従来方法で製造することが可能である。例えば、筒 状フレーム１７で囲った波型アルミシート１６を利用することがで きる。この筒状フレーム１７をアルミ製とすることができ、収容器１４内に着脱 式にフィットさせる。熱交換器１５は洗浄のために容易に取り外しができる。容 器の内側カバー（図示せず）の適当なデザインによって、この取り外し作業はさ らに容易となり、熱交換器１５は皿洗機内で容易に洗浄できる。 熱交換器１５と収容器１４の外側端部との間のスペースには低パワー型の内側 ファン１９と外側ファン２０とが搭載されている。これら両ファンの消費電力は ５ワットから２０ワット程度のものでよい。これら両ファンを厚さ５ｍｍから１ ０ｍｍ程度のプラスチック製でハニカム構造の通気ガイド体で隔絶し、両ファン の回転開始時と回転停止時での乱空気流を減少させることができる。これらファ ン１９と２０を前後に配置して、交互作用的に操作することで、双方向の等量空 気移動が提供される。等間隔で作動させれば、等量の空気を吸入及び排気できる 。 ２体のファンを収容器１４の同一側にアレンジすると、熱交換器１５の取り出 しは容易となる。このアレンジによって素人でも簡単に装置の保守や洗浄ができ る。 １体のファンだけを使用し、間隔をおいて回転方向を変えることも可能である 。これでスペースとコストの節約ができる。しかし、モーターの停止時間や、羽 根方向の問題等で送風効率は低減する。 熱の交換効率を増加させるには、２体のファンを隣接して設置するか、並列式 運行のために同一の部屋内である程度の距離を離して設置する。それらの交互式 運行で、完全にバランスがとれた空気交換が達成される。すなわち、部屋に吸入 された全空気は部屋に滞留し、排出空気は全てその部屋から排出される。従って 、部屋の暖気の損失は効果的に回避できる。また、外気は熱交換機を通過しない では部屋に侵入しない。加えて、例えば台所等からの空気は隣室に入らず、臭気 の移動も避けられる。 図１に示す２体のファンの相互的作動と、並列形態の換気装置においては、従 来式の電子制御ユニットが使用され、ファンの作動間隔を制御する。ファン作動 間隔は熱交換器性能、ファン性能、及び温度差によって異なる。このような制御 ユニットを、温度及び／又は臭気や湿気センサーを利用して自動作動させること もできる。浴室やトイレに好適であろう。 換気装置の外側に昆虫や埃の侵入を妨害するフィルター２１を設置する。この ようなフィルター２１を花粉や他の微粒子の侵入を妨害するタイプとすることも できる。フィルター２１の上方に庇２２を取付けて、フィルターを雨やボール等 から保守することもできる。 実施形態によっては、庇２２に太陽電池パネルを設置してファンモータの作動 エネルギーを得ることができる。このような太陽電池は収容器１４の端部に設置 可能な蓄電池と共に利用すべきである。こうすれば換気装置を自家発電ユニット とすることができ、ファンの作動や制御ユニット用に電力源を不要とする。 図３は窓設置用、例えば窓枠の上側に設置するタイプの換気装置２３を図示し ている（図６参照）。この換気装置２３はボックス型収容器２４を含んでいる。 収容器２４の高さは幅よりも短く、幅は長さよりも短い。この収容器２４は上下 の中央部で上部分と下部分とに分割されている。上部分の中央部に前述の実施例 の熱交換器タイプの熱交換器（高さは低く、幅は窓枠に相当）が提供されている 。収容器２４は部屋に面した開口部２６を有しており、蓋２７で閉じられている 。この蓋２７は２本のネジ（図示せず）で取付けが可能である。この開口部２６ を介して熱交換器要素は取り外され、収納される。熱交換器要素２５の両側の収 容器２４の上部分には空気チャンバー２８と２９が提供されている。これらチャ ンバーは２体のファン３０と３１にそれぞれ接続されている。これらファン３０ と３１は水平設置されたラジアルファンであり、空気チ ャンバー２８と２９方向に開いた中央開口部と、共通の中央空気チャンバー３２ に向かって開く水平開口部を有している。 この中央空気チャンバー３２は部屋に面した開口部３３と、外部壁に面した開 口部３４とを有している。斜隔壁３５はファン３０と３１からの空気流を分流す る。従って、空気通路は、部屋から両ファン、熱交換器及び別体の空気チャンバ ーを通過して外気中へと向けられる。ファン３０と３１は間隔を開けて交互に作 動され、空気の出し入れが行われる。従って、この換気装置はファンを停止させ るタイムロスを省いて連続的に稼働し、熱交換能力を高めている。２体のこのよ うな換気装置を同室にてユニット形態で使用することで、エネルギー交換効率は さらに向上する。なぜなら、全ての空気流は熱交換器を通過するからである。 図３に示す実施例には改良の余地がある。ファン３０と３１はさらに小型のフ ァンと置換が可能であり、並列に設置できる。ファン３０と３１を熱交換器２５ に対して同一のレベルで直接的に設置することもできる。その場合、ファン３０ と３１のための空気チャンバーは異なるレベルで必要となるであろう。 図４は長方形の断面を有した筒状収容器４１を含んだ１実施例の分解斜視図で ある。収容器４１には２体のファンである内側ファン４２と外側ファン４３が提 供されており、空気を互い方向に送る。ファン４２と４３の間には、図１に関し て解説したようなハニカム構造の通流ガイド４４が提供されている。内側ファン ４２の内側には熱交換器要素４６が設置されており、要素４６の内側には空気チ ャンバー５０が提供されている。チャンバー５０の上部には収容器の内壁に提供 されたフィルター４７に面して少なくとも１つのノズル穴を有した管体４８が提 供されている。この管体はバルブ（図示せず）を介して加圧水供給装置に接続さ れている。このバルブの開閉は電子回路で自動制御が可能である。熱交換器要素 ４６はフィルター４７の取り外し後に収容器４１から容易に取り外しができる。 収容器４１は壁穴や窓に取付け可能である。例えば、窓と一体的に設置するこ とも、窓枠内に収容設置することもできる。フィルター４９は収容器４１の外側 に設置される。部屋の空気の排出口付近で、空気排出インターバル中に水バルブ を開放することで水は供給される。霧は熱交換器要素の表面に付着し、そこで蒸 発して交換器要素を冷却する。次の空気吸入インターバルで水バルブが閉じられ た状態で外気が吸引され、熱交換器で冷却されて、壁の内側から部屋内に送風さ れる。ノズルからの水を吹き出させる代わりに、水の蒸発は、例えば、静電プレ ート(electrostatic plate)を利用しても提供される。 図５は本願発明の並列式換気装置の１例を示す。この装置５１は窓設置用であ り、図３の装置に類似したものであるが、壁設置用としても利用できる。この装 置５１は、２体の熱交換器要素である上側熱交換器要素５２と下側熱交換器要素 ５３とを含んでいる。これら両要素は、収容器の中央部に、好適には部屋に面し た側部から着脱式に設置される。上側熱交換器要素５２は１端に上側ファン５４ を有している。その中央開口部は下側空気チャンバー５５に面しており、他方の 開口部５６は外壁方向に開いている。下側熱交換器要素５３は下側ファン５７を 有しており、一方の開口部は上側空気チャンバー５８に面し、他方の開口部は部 屋に面している。 下側空気チャンバー５５には斜壁６０が提供されており、ファン５４に接続す る外側部分と、下側熱交換器要素５３を内側開口部６１を介して部屋に連通する 内側部分とにこの空気チャンバー５５を分割している。同様に、上側空気チャン バー５８には斜壁６２が提供されてこの空気チャンバー５８を分割しており、上 側熱交換器要素５２を壁の外側と連通させている外側部分を提供している。 この実施例において、ファン５４と５７は排出と吸引とを交互に提供する。こ れで空気の流れに乱れが生じるが、この損失は並行操作による連続的空気吸 入及び空気排出によって補完される。従って、熱交換器を介さない空気漏洩は効 果的に回避される。このように、非常に効率が高いエネルギー循環(energy rege neration)が達成される。さらに改良するには、、各空気流に対して２体のファ ンを提供して空気交換のバランスを高める。 図６は窓の垂直断面を示している。この窓には窓枠６３（以下“上枠”）と延 長部６４が提供されている。上枠６３と延長部６４とには図３に示すものと同様 の換気収容器６５が設置される。換気収容器６５は上側枠６６でカバーされてい る。上側枠６６は上枠６３と延長部６４の両方の幅を有している。収容器の外側 と内側は蓋体６７と６８及びカバー体６９と７０でそれぞれカバーされている。 カバー体６９と７０には空気連通のためにスリットが提供されている。 上側枠６６は窓を横断し、チャンバー７１を提供する。幅の狭い窓の場合には 、収容器６５はこのチャンバーを完全に占領するであろうが、例えば、幅が８０ ｃｍほどの大型窓の場合には、両側にスペースが残るであろう。このスペースは 断熱材料で埋めることができる（図示せず）。収容器６５の高さと上側枠６６は 窓のモジュール（例えば、外側は１０ｃｍのモジュール用）にフィットするであ ろう。 この熱交換器要素と収容器６５のファンの内部構造と機能とは図３と図５のも のに対応する。 図７は窓の側部用の換気装置の垂直断面図である。本例の換気装置は煙突型換 気装置ボックス７２を有している。これはその内側を断熱要素７３、例えば、鉱 物ウール材でカバーされている。ボックス７２の上側は閉じられており、壁の内 側に面した側面排出口７４が提供されている。これは多孔質カバー体７５で覆わ れている。ボックス７２の上面の下側にはスペース７６が提供されており、以下 で解説するファンの制御ユニットを収容する。 ボックス７２の下側は壁の外側に面した側面排出口７７を有しており、一体式 モーターを備えた下側ファン７８が提供されている。ボックス７２の下側部分に は熱交換器要素８９が設置されており、その上方に下側ファンに対応した上側フ ァン８０が存在する。上側ファン８０の上方のボックス７２の上側部分は断熱シ ート材８１で覆われており、騒音を遮断している。壁の外側でボックス７２は薄 板構造物８２で覆われており、空気の吸入機能の提供と、外観の向上が図られて いる。 この換気装置は横置設置が望まれる既存の窓や新築ビルの空気孔にアレンジで きる。ファン７８と８０の交互作動で、前述のものと同様な利点と効果が達成さ れる。この実施例では、換気装置ボックス７２は壁穴から容易に取り外され、熱 交換器要素７９へのアクセスが提供され、洗浄が容易である。 図８には、円形または長方形断面を有した筒状収容器８３を備えた縦置型換気 装置が示されている。収容器の中央部には熱交換器要素８４が図７のものと同様 に設置されており、収容器の一部を占領する。熱交換器８４は洗浄のためカバー ８５を取り外して側面側から取り出せる。収容器８３はその上部近辺に部屋に面 した開口を備えた上導管８６を有している。上導管８６内には壁の外側から空気 を吸入するファン８８が設置されている。同様に、上導管の反対側を向いた下導 管８９が収容器の下側付近に提供されており、外気９０に面している。下導管８ ９内には、部屋８７から空気を排出するファン９１が設置されている。これらフ ァン８８と９１は前述のごとく制御回路（図示せず）で交互に作動するように制 御されている。 収容器８２の上面で、水供給パイプ９３は図４に関して説明したようにノズル 穴を備えた管体９４に接続されている。収容器８２は余分な水の排水バルブ９２ を有している。収容器８３は壁または部屋８７に近い場所に設置できる。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．居間やオフィースルーム等である部屋への空気の吹込みと、部屋からの空 気の吹出しとを交互に実行するための熱交換器要素（１５）を備えた換気装置で あって、該熱交換器要素は貫通通路を備えたロッド型またはディッシュ型のもの であり、本装置はさらに、該熱交換器要素に隣接して提供される少なくとも１体 のファン（１９、２０）を含んでおり、該ファンは前記部屋への空気吸入並びに 部屋からの空気排出のために交互作動するように制御可能であり、該部屋は外気 と壁部または窓を介して連通しており、本装置はさらに、該ファンを交互作動さ せる制御回路を含んでおり、 前記熱交換器要素（１５）は換気装置収容器（１４）内部に密接して受領され ており、該収容器には部屋に面したアクセス用開口部が提供されており、該熱交 換器要素の着脱に利用され、 前記換気装置収容器（１４）は、一般的に壁部または窓枠に提供された壁穴ま たはスペースへ設置され、本装置の主要部分を保持し、 少なくとも１体のファン（１９、２０）が外気に面した壁部に提供される、こ とを特徴とする換気装置。 ２．前記ファン（１９、２０）には低パワーモーターが提供されていることを 特徴とする請求項１記載の換気装置。 ３．２体のファンを含んでおり、それら２体のファン（１９、２０）は隣接し て提供されていることを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。 ４．前記換気装置収容器（２４）は窓の上枠に、横方向にロッド形状にて設置 され、前記ファン（３０、３１）は前記換気収容器の各端部の垂直軸に設置され たラジアルファンであり、該収容器の中央部に提供されたディッシュ形状の熱交 換器要素（３５）を介して連通していることを特徴とする請求項３記載の換気装 置。 ５．前記収容器は窓の上枠に、横方向にロッド形状にて設置され、２群のファ ン（５４、５７）を備えており、前記熱交換器要素はそれぞれの空気流が独立し た状態で積み重ねられ、バランスがとれた空気交換が達成されることを特徴とす る請求項１記載の換気装置。 ６．前記ファン（４２、４３）は、連通する空気通路を備えた空気流ガイド（ ４４）、特にハニカム構造を備えたデイッシュ形状要素または熱交換器要素を挟 んでいることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。 ７．前記熱交換器要素（４７）の内側に隣接して１つ以上のノズル穴を備えた 管体（４５）が提供されており、部屋からの空気排気口にて水を断続的に霧状化 させることを特徴とする請求項１または６に記載の換気装置。 ８．本装置の外側には傾斜した庇（２２）が提供され、太陽電池パネルを設置 して前記ファンに電気エネルギーを供給することを特徴とする請求項３から７の いずれかに記載の換気装置。 ９．前記収容器（８３）は縦方向の筒状体であり、水を霧状化させる管体（９ ４）をその上方に有しており、ファン（８８、９１）を囲む筒状コネクター（８ ６、８９）が提供されており、さらに、熱交換器（８４）の着脱用カバー体（８ ５）が提供されていることを特徴とする請求項２記載の換気装置。 １０．請求項４または５に記載の換気装置を設置するための窓であって、その上 縁部にはチャンバー（７１）が提供されており、カバー要素（６６）はその上窓 枠を提供しており、該チャンバーには本窓の少なくとも内側に向かって開く開口 部が提供されており、前記換気装置（６５）の着脱を可能にすることを特徴とす る窓。