JP2004019966A - 換気装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】自然のドラフト力を効率よく利用して換気を行い、コールドドラフトを防止しつつ、給気と排気の間で熱回収できる換気装置を提供する。
【解決手段】建物10の上下階を貫通する共通スペース11の天井に配置される換気装置本体2と、前記換気装置本体2に屋外からの給気を導入する導入ダクト3と、前記換気装置本体2から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト4と、前記共通スペース11から前記換気装置本体2内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト5と、前記換気装置本体2に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部43aと、前記排気が鉛直方向に通過する排気部43bを有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器22とで構成する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然換気を利用して建物全体を換気する換気装置に関し、特に、屋内から排気する空気と、屋外から給気する空気との間で熱交換させる熱交換器を備えた換気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、自然換気を利用した換気装置は、室内・室外の温度差により発生する浮力や風力により自然排気と自然給気を行うものであり、その換気装置として図6に示すように、建物の上下階を貫通する共通スペースの天井裏に換気装置本体82を設置したものが知られている。
この換気装置81は、換気装置本体82が、建物70の共通スペース71の天井裏に設置されていて、換気装置本体82の下面に設けられた吸込み口83から共通スペース71の空気を本体82内へ吸込むようになっている。
さらに、建物70の上階各室に排気口84が設けられていて、集約ダクト85を介して各室の空気を換気装置本体82へ集約するようになっている。
そして、換気装置本体82に集約された空気は、換気装置本体82の上部に設けられた排気ダクト86を介して棟筒72から排出される。
一方、屋外の新鮮な空気は、建物70の下階外壁に設けられた給気口73から室内に取り込まれ、下階各室に設けられた通気口74から共通スペース71や上階各室に導かれるようになっている。
さらに、換気装置本体82には、排気用送風機87と、排気量調節用のダンパ88および排気量センサ(図示しない)が設けられていて、換気量が少ないときは、排気用送風機87を併用し、換気量が多いときはダンパ88の開度を調節して適正換気量を得るようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、屋外の新鮮な空気は、給気口73から直接部屋に取り込まれるため、外気が冷たいときはコールドドラフトを感じることがあった。
また、屋内の空気を排気するときは、冷房された空気若しくは暖房された空気をそのまま屋外に放出していたため、空気調和装置等の負荷が大きくなっていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、自然のドラフト力を効率よく利用して換気を行い、コールドドラフトを防止しつつ、空気調和装置等の負荷を低減できる換気装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る換気装置は、建物の上下階を貫通する共通スペースの天井に配置される換気装置本体と、前記換気装置本体に屋外から給気を導入する導入ダクト部と、前記換気装置本体から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト部と、前記共通スペースから前記換気装置本体内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト部と、前記換気装置本体に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部と、前記排気が鉛直方向に通過する排気部を有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器と、から構成される。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。
図1は本実施例に係る換気装置の全体図を示し、図2は本実施例に係る換気装置本体の断面図であって、図3におけるA−A断面を示し、図3は本実施例に係る換気装置本体の上面図を示している。
【0006】
本換気装置1は、建物10の上下階を貫通する吹き抜け等の共有スペース11の天井裏に配置され、後述する熱交換器22などの構成部品を収容する箱体の換気装置本体2と、建物10上階の天井裏に配置され、換気装置本体2に屋外から給気を導入する導入ダクト3と、換気装置本体2から前記給気を各室へ供給するために建物10の上下階に配置される供給ダクト4と、屋内の排気を換気装置本体2から屋外へ排出するための排気ダクト5とを備えている。
【0007】
上記換気装置本体2は、直方体の箱体であって、給気流の流入側に前側面20a、給気流の流出側に後側面20b、排気流の流出側に上側面20c、排気流の流入側に下側面20dが設けられている。そしてこれら各側面20a〜20dに後述する給気入口21a、給気出口21b、排気出口21c、排気入口21dがそれぞれ設けられている。
また、前側面20a、後側面20b、上側面20cには、導入ダクト接続部6a、供給ダクト接続部6b、排気ダクト接続部6cがそれぞれ設けられ、これらダクト接続部6a、6b、6cに、後述する導入ダクト3、分配ダクト4、排気ダクト5がそれぞれ接続されている。
【0008】
換気装置本体2の下側面20dには、略全面を開口する排気入口21dが設けられていて、共通スペース11の天井11aから共通スペースに通じている。そして、排気入口21dを覆うように化粧板7が取り付けられている。
化粧板7は複数の開口部を有し、この開口部から共通スペースの空気が排気として換気装置本体2内へ流入する。
排気入口21dの上方である換気装置本体2内には、熱交換器22が配置され、熱交換器22の下側面である排気流入面22dが化粧板7と対向している。
換気装置本体2の上側面20cには、排気出口21cが設けられ、排気出口21cを覆うようして排気ダクト接続部6cが設けられている。
また、熱交換器22の上側面である排気流出面22cの上方には、斜流ファンからなる排気用送風機23が排気出口21cに面して配置されている。
排気用送風機23の外周には、排気出口24との間にバイパス流路24が設けられていて、排気用送風機23を通過して排出される空気と、バイパス流路24を通過して排出される空気が、排気ダクト接続部6cにおいて合流するようになっている。
排気ダクト接続部6cには、排気ダクト5の下端部が接続され、排気ダクト5の上端部は、建物10の最上部に設けられた棟筒12に接続されている。
【0009】
上記の構成により排気は、化粧板7、熱交換器22、排気用送風機23、排気ダクト接続部6c、排気ダクト5、棟筒12にて形成される排気流路25を鉛直方向に通過して屋外に排出される。
【0010】
また、換気装置本体2内には、排気流路25に並行して副排気流路26が形成される。この副排気流路26は、熱交換器22を介さないバイパス流路で、その入口には、ダンパ27および駆動用モータ(図示しない)が設けられていて、換気量に応じてダンパ27の開閉量を調整可能となっている。
【0011】
ここで、圧力センサ(図示しない)が、排気用送風機23と、静圧が略一様な熱交換器22の排気流出面22c付近にそれぞれ設けられていて、その差圧により風量を検知して、ダンパ27の開閉量を調節するようになっている。
【0012】
換気装置本体2の前側面20aには、給気入口21aが開口していて、給気入口21aに導入ダクト接続部6aが設けられている。
導入ダクト接続部6aには、一端が建物10上階の外壁に設けられた外気吸気口8に接続された導入ダクト3が接続されている。
給気入口21aの換気装置本体2内側には、流入側チャンバ30aが設けられ、流入側チャンバ30aに熱交換器22の給気流入面22aが接続される。
給気流出側である換気装置本体2の後側面20bには、給気出口21bが設けられ、給気出口21cに供給ダクト接続部6bが設けられている。
また、熱交換器22の給気流出面22bには、流出側チャンバ30bが接続され、チャンバ30bの下流側には、斜流ファンからなる給気用送風機31が、給気出口21bに面して設けられている。
給気用送風機31の外周には、給気出口21bとの間にバイパス流路32が設けられていて、給気用送風機31を通過して排出される空気と、バイパス流路32を通過して排出される空気が、供給ダクト接続部6bにおいて合流するようになっている。
供給ダクト接続部6bには、供給ダクト4が接続され、供給ダクト4の他端には、各室の天井面に設けられた外気供給口9が接続されている。
ここで、供給ダクト4は、途中で上下階に分岐して建物10の下階各室の天井裏にも配置されている。
また、導入ダクト接続部6aと供給ダクト接続部6bとは、熱交換器22の給気流通方向の中心線B―B線を中心にして、互いに水平方向にオフセットして設けられていて、上面視で略対角線上となる位置に配置されている。
【0013】
上記の構成により給気は、外気導入口8、導入ダクト3、導入ダクト接続部6a、流入側チャンバ30a、熱交換器22、流出側チャンバ30b、給気用送風機31、供給ダクト接続部6b、供給ダクト4、外気供給口9にて水平方向に形成される給気流路33を通過して屋内に供給される。
【0014】
ここで、排気流路25と給気流路33とは、換気装置本体2内において互いに区画されていて、その流通方向は互いに直交している。
【0015】
次に、熱交換器22について説明する。
図4および図5に本発明に係る熱交換器22を示す。前記熱交換器22は、紙もしくは、紙とプラスチック成分を含んだ全熱交型の熱交換器であって、長辺Xと短辺Yとを有する矩形状の仕切板41を所定の間隔を存して複数枚並べて全長Zをなすとともに、仕切板41の相互間に波状板42a、42bを交互に介在させて形成されている。
ここで、仕切板41の長辺Xは鉛直方向に設けられ、短辺Yは水平方向に設けられる。
また、波形板42aには、振幅aの波形が長辺X方向に連続して形成され、波形板42bには、振幅bの波形が短辺Y方向に連続して形成されている。
つまり、波形板42aと42bは、それぞれの波形の方向が互いに直交するように配置される。
そして、波形板42aと仕切板41との間には、給気流入面22aから給気流出面22bにわたって給気が通過する給気部43aが形成され、波形板42bと仕切板41との間には、排気入流面22dから排気流出面22cにわたって排気が通過する排気部43bを形成される。
さらに、振幅aは振幅bより大きく形成されていて、排気部42bよりも吸気部42aの流路断面積の方が大きく設けられている。
【0016】
次に、本換気装置1における給気と排気の流れについて説明する。
室内外温度差が大きいとき、特に冬季等は、内外温度差によって生じるドラフト力により共通スペースの空気は上昇する。
上昇した空気は、排気として天井に設けられた化粧板7を通過し、排気入口21dから換気装置本体2内へ導かれる。
換気装置本体2内に導かれた排気は、排気流入面22dから熱交換器22へ流入し、排気部43を通過した後、排気流出面22cから流出する。
熱交換器22から流出した排気は、排気用送風機23またはバイパス流路24、排気ダクト接続部6cを順次通過し、排気ダクト5を介して棟筒12から屋外へ排出される。
【0017】
一方、屋外空気は、上記の排気流により建物10内が負圧になるため、外気吸気口8から建物10内へ吸い込まれる。
吸込まれた屋外空気は給気として導入ダクト3内を通過し、導入ダクト接続部6aを介して換気装置本体2内の流入側チャンバ30aへ導かれる。
流入側チャンバ30aへ導かれた給気は、給気流入面22aから熱交換器22へ流入し、給気部43を通過した後、給気排出面22bから熱交換器22を流出する。
熱交換器22から流出した給気は、流出側チャンバ31b、給気用送風機31またはバイパス流路32、供給ダクト接続部6bを順次通過し、供給ダクト4を介して各室の外気供給口9から各室内へ供給される。
【0018】
そして、各室へ供給された給気は、各室のドア等に設けられた通気孔13より共通スペース11へ流出し、前述の排気流路25を通過して屋外へ排出される。
【0019】
従って、排気流路25が鉛直方向に形成されるので、自然に発生するドラフト力を効率良く利用して換気ができる。
また、熱交換器22において、給気と排気とは、両流路を隔絶する仕切板41を介して熱交換されるで空気調和装置等の負荷を低減することができる。
また、冬季においては、熱交換された空気は、給気流路33を通過して各室内に供給されるので、コールドドラフトを防止することができる。
【0020】
ここで、ダクトの流路断面積は熱交換器22の流入面積に比べ小さいため、導入ダクト接続部6a、供給ダクト接続部6bが熱交換器22の中心線B−B線上に配置されると、給気が熱交換器22の中心部に偏って通過してしまうため、熱交換器22を有効に利用できないが、本実施例では、ダクト接続部6a、6bを互いにオフセットに配置しているので、流れが一様化するので熱交換器22を有効に利用することが可能である。
さらに、給気部43aを形成する波形板42aの振幅aを排気部43bを形成する波形板42bの振幅bよりも大きく設定したので、給気部43の抵抗が小さくなり、新鮮な外気を導入しやすくなる。
よって、より大きな熱回収効果を得ることができる。
【0021】
さらに、本実施例では、熱交換器22を通過する排気流路25とは別に副排気流路26を設けているので、排気の一部を抵抗なく副排気流路26を通過させることにより、内外温度差が少なくドラフト力が弱いときでも、必要換気量を確保することができる。
さらに、副排気流路26の中に回動可能なダンパ27及びその駆動モータ28を備えているので、ダンパ開閉角度を調節することにより、熱交換器22と副排気流路26の風量をそれぞれ配分することでき、適正換気量を得ることができる。
【0022】
さらに、本実施例では、排気用送風機23を設けているので、内外の温度差により自然に発生するドラフト力が小さいときでも、適正な換気量を得ることができる。
さらに、バイパス流路24により排気抵抗を小さくことができるので、適正な排気風量を得ることができる。
【0023】
また、一般に建物10の気密性が非常に高ければ、ドラフト力により排気された分だけ建物10内は負圧になり、屋外空気は外気吸気口8から屋内へ取り込まれやすくなるが、建物10の気密性が悪かったり、給気ダクトの配管が長くて全体の給気抵抗が大きくなるようなシステム設置条件下においては、屋外空気は外気吸気口8以外の隙間等から建物10内に取り込まれてしまい、計画的な換気が実施されない恐れがある。
そこで、本実施例では、給気流路33内に給気用送風機31を設けることにより、適正な給気風量を確保することができる。
ここで、軸流ファンは一般に遠心ファンに比べ静圧が低いので、本実施例のように、流入、流出方向が同軸で、なおかつファンブレード形状が遠心性を持たせた斜流ファンを用いれば遠心力による静圧上昇が得られ、給気風量を増加することができる。
さらに、給気用送風機31の外周にバイパス流路32を設けたので給気の抵抗を小さくすることができ、給気風量を増加することができる。
【0024】
なお、本実施例は、排気用送風機23および給気用送風機31に斜流ファンを用いたが、軸流ファンを用いてもよく、その場合、送風機が停止しているときは、空気の流入方向と流出方向が同軸の軸流ファンの方が斜流ファンに比べて抵抗を小さくすることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の換気装置では、自然のドラフト力を効率良く利用することが可能であり、また、コールドドラフトを防止することができる。
また、熱交換器を用いることにより、給気と排気との間で熱交換されるので空気調和装置等の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る換気装置の全体図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る換気装置本体の側面断面図である。
【図3】本発明の実施の形態に係る換気装置本体の上面図である。
【図4】本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す図である。
【図5】本発明の実施の形態に係る熱交換器の詳細を示す図である。
【図6】従来の換気装置を示す図である。
【符号の説明】
2…換気装置本体
3…導入ダクト
4…供給ダクト
5…排気ダクト
8…外気吸気口
9…外気供給口
11…共通スペース
22…熱交換器
23…排気用送風機
25…排気流路
26…副排気流路
27…ダンパ
31…給気用送風機
33…給気流路
41…仕切板
42a、42b…波状板
43a…給気部
43b…排気部

Claims (12)

  1. 建物の上下階を貫通する共通スペースの天井に配置される換気装置本体と、前記換気装置本体に屋外からの給気を導入する導入ダクト部と、前記換気装置本体から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト部と、前記共通スペースから前記換気装置本体内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト部と、前記換気装置本体に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部と、前記排気が鉛直方向に通過する排気部を有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器と、から構成されることを特徴とする換気装置。
  2. 前記換気装置本体は、前記排気が前記熱交換器を通過する第1の排気流路と、前記排気が前記熱交換器をバイパスする第2の排気流路を有することを特徴とする請求項1に記載の換気装置。
  3. 前記第2の排気流路内にダンパ開閉機構を設けたことを特徴とする請求項2に記載の換気装置。
  4. 前記ダンパ開閉機構は、前記第1の排気流路の排気量を検知手段で検知し、その量に応じて開閉量を変化させることを特徴とする請求項3に記載の換気装置。
  5. 前記検知手段は、圧力センサであることを特徴とする請求項4に記載の換気装置。
  6. 前記熱交換器は、排気部と給気部とを隔絶するように互いに直交するように積層したものであって、給気部の流路長を排気部の流路長よりも小さくしたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の換気装置。
  7. 前記熱交換器の給気部の流路断面積を、排気部の流路面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の換気装置。
  8. 前記熱交換器の給気入口もしくは出口に給気用送風機を配置したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の換気装置。
  9. 前記給気用送風機の外周にバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項8に記載の換気装置。
  10. 前記熱交換器の排気出口側に排気用送風機を配置したことを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の換気装置。
  11. 前記排気用送風機の外周にバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項10に記載の換気装置。
  12. 前記導入ダクト部と前記供給ダクト部は、前記換気装置本体を挟んで互いにオフセットして設けられることを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の換気装置。
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