JP2004069125A - 建物用換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】室外から取り入れられる外気を、換気装置に設けられたフィルタや熱交換器に拡散して導くことにより、フィルタ寿命を向上させ、フィルタや熱交換器の有する機能を充分に発揮する建物用換気装置を提供すること。
【解決手段】この換気装置１は、ファン６，１６とフィルタ１４と吸気ダクト１２と排気ダクト１０とを有し、吸気ダクト１２を通った外気ＯＡがフィルタ１４に拡散して導かれるように、外気ＯＡの流れを拡散するための拡散板１３が設けられている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物内部の空気を建物外部に排出するとともに建物外部の空気を建物内部に導入して建物内の換気を行う建物用換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全熱交換型換気装置としては特開平１０−２８１５２３号公開公報に開示されているものが知られている。
【０００３】
この公報に開示された全熱交換型換気装置は、熱交換率を高くし、構造簡単で天井の狭い一般の家屋にも容易に取り付けることができる全熱交換型換気装置を提案するものであり、建物外部の空気（以下、外気という）を取り入れて建物内部（室内）に送風する吸気経路と、建物内部の空気（以下、室内空気という）を建物外部に排出する排気経路とを備えている。この排気経路と前述の吸気経路との内部には、送風ファンがそれぞれ備えられており、外気導入と室内空気の排出とを同時に行うことにより、高効率の換気が行われるようになっている。また、室内空気と外気との温度差による室内の温度変化を低減すべく、熱交換器により外気と室内空気との熱交換が行われるようになっている。
【０００４】
この熱交換器は、細い空気通路を熱伝導率の良い紙等により多数形成し、隣接する空気通路を外気導入路と室内空気排出路とに振り分けて、両者を交差させる構成となっている。外気が室内に導入される際にこの外気導入路を通過し、また室内空気が建物外部（室外）に排出される際にこの室内空気排出路を通過することで互いの空気の熱交換が行われ、例えば夏は、排出される室内空気によって導入外気が冷却され、冬は排出される室内空気によって導入外気が暖められて、換気の際に室内の温度がなるべく変化しないようになっている。
【０００５】
そして、出願人は特願２００１−３９４４１１において、建物外部の空気を導入する外気導入（吸気）ダクトと熱交換器との間に煤塵・粉塵・花粉等をろ過するフィルタを設けた換気装置を発明している。この換気装置によれば、フィルタによってろ過された空気が建物内部に導かれるので、建物内部に清浄な空気を導入することができる。
【０００６】
この従来の建物の換気装置は、建物の天井等に設置するため装置全体をなるべく薄くかつ小さく構成する必要がある。そのため、換気装置は相対的に高さ方向寸法の小さい略直方体形状とされ、その側面に外気を導入するための吸気ダクトと室内空気を排出するための排気ダクトとが横に並ぶように配置されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの従来の換気装置は、図７に示すように吸気ダクト２２と排気ダクト２３とが横に並ぶように側面２１に配置されているので、吸気ダクト２２が側面２１に対して片側に寄った位置に配置されている。したがって、装置本体２４内部に設けられたフィルタ２５の片側にのみ導入外気が多く導かれることとなり、その導入外気が多く導かれた方の流速が大きくなってフィルタ２５の有する機能を充分に発揮することができないものとなっていた。フィルタ２５の片側にのみ導入外気が多く導かれるので、フィルタ２５の目詰まりが部分的に頻繁になってしまい、メンテナンスが大変であるという問題もあった。
【０００８】
さらにフィルタ２５を通った後も、そのフィルタ２５の下流側に設けられた熱交換器２６の片側にのみ導入外気が多く導かれることとなり、その導入外気が多く導かれた方の流速が大きくなって熱交換器２６の有する機能を充分に発揮することができないものとなっていた。
【０００９】
近年では冷暖房化により室内で発生する窒素酸化物（ＮＯｘ）や屋外での車の排気ガスによって大気が汚染されており、その汚染空気が室内に給気されることによって引き起こされるＮＯｘ等による室内汚染が問題となっている。さらに、室内への給気の際に周辺空気の臭気が室内に供給され、居住者に不快感を与える場合もある。
【００１０】
したがって換気装置においては、室内への給気の際に導入外気からＮＯｘ等の有害物質を除去するとともにその臭気を除去する必要があり、有害物質除去フィルタや脱臭フィルタは必要不可欠なものとなっている。
【００１１】
しかしながら、これらのフィルタが部分的に汚れてしまうとＮＯｘ等の有害物質に対する除去性能や脱臭性能が充分に発揮できないという問題があった。フィルタが汚れて除去性能・脱臭性能が劣化した場合にはフィルタ交換を行うが、これらのフィルタは比較的高価であるので、フィルタ寿命の低下によってフィルタ交換の頻度が高くなるとコストがかかってしまうという問題もあった。
【００１２】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、室外から取り入れられる外気を、換気装置に設けられたフィルタや熱交換器に拡散して導くことにより、フィルタ寿命を向上させ、フィルタや熱交換器の有する機能を充分に発揮する建物用換気装置を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の請求項１に記載の建物用換気装置は、建物内部の空気を建物外部に排出するためのファンと、建物外部の空気を建物内部に導入するためのファンと、建物外部の空気を建物内部に導入する際に建物外部の空気をろ過する空気フィルタと、建物外部の空気を装置本体内に導くための吸気ダクトと、建物内部の空気を建物外部へ導くための排気ダクトとを有する建物用換気装置であって、吸気ダクトを通った建物外部の空気が空気フィルタに拡散して導かれるように、建物外部の空気流路中に建物外部の空気の流れを拡散するための拡散板が設けられたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の建物用換気装置は、請求項１に記載の建物用換気装置において、建物内部の空気と建物外部の空気との熱交換を行うための熱交換部を有することを特徴とする。
【００１５】
請求項３に記載の建物用換気装置は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の建物用換気装置において、拡散板が、空気フィルタの上流側に設けられたことを特徴とする。
【００１６】
請求項４に記載の建物用換気装置は、請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置において、拡散板が、吸気ダクト又は吸気ダクトを装置本体に接続するためのダクト接続部に設けられたことを特徴とする。
【００１７】
請求項５に記載の建物用換気装置は、請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置において、空気フィルタが、脱臭用又は有害物質除去用フィルタであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の建物用換気装置は、請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置において、拡散板が、互いに異なる角度で複数設けられたことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の実施の形態に係る換気装置（建物用換気装置）１の内部構成を側方から見た模式図を示す。図１においては視認容易のため、模式的に吸気ダクト１２と排気ダクト１０とが上下二段に構成されているように示されているが、換気装置の高さ寸法を低減するために、実際にはそれらのダクトは図２に示すように略横に並んだような構成となっている。この換気装置１は、主に建物の各居室の２４時間常時換気システムに用いられるが、例えば浴室換気システム等に適用することも可能である。
【００２０】
この換気装置１は、略直方体状の装置本体１ａの側面に外気（以下、Ｏｕｔｓｉｄｅ　Ａｉｒ：ＯＡという）を取り入れるための吸気ダクト１２、室内空気（以下、Ｒｅｔｕｒｎ　Ａｉｒ：ＲＡという）を排出するための排気ダクト１０、室内へ空気を供給するための給気ダクト１８が設けられ、さらに下面にフロントパネル４が取付けられて構成される。
【００２１】
この換気装置１は建物の室内天井に取り付けられ、装置本体１ａは、その取付けのためのハウジングケース２を備えている。このハウジングケース２の下部には室内空気ＲＡを取り入れるための導入開口３が形成されており、この導入開口３には、室内天井とほぼ同じ面に位置するようにフロントパネル４が取り付けられている。フロントパネル４には開口部５が形成されており、開口部５から取り入れられた室内空気ＲＡは導入開口３を経由してファン６に導入される。
【００２２】
熱交換部としての熱交換器８は、室内空気ＲＡと外気ＯＡとの熱交換を行うものであり、排出する室内空気ＲＡを通過させる室内空気排出路と、室外から取り入れる外気ＯＡを通過させる外気導入路とを備えている。
【００２３】
室内空気排出路及び外気導入路は、それぞれ細長い紙の管材によって形成され、室内空気排出路の菅材と外気導入路の管材とがそれぞれ交互に隣り合うように配置されることにより、排気される室内空気ＲＡと導入される外気ＯＡとで伝熱による熱交換が行われるようになっている。なお、この実施の形態ではそれらの管材は紙で構成されているが、熱伝導率の高い薄いプラスチック・金属等でも良い。
【００２４】
室内空気ＲＡの排気流路は、フロントパネル４の開口部５と、ファン６と、ファン格納室７と、熱交換器８の室内空気排出路と、風路９と、排気ダクト１０とにより構成されている。
【００２５】
ファン格納室７は熱交換器８の室内空気排出路に通じ、その室内空気排出路は風路９を経由して排気ダクト１０に通じている。ファン格納室７には遠心タイプのファン６が配置され、このファン６がモータ１１Ａによって駆動されて回転することにより、開口部５から取り入れられた室内空気ＲＡが熱交換器８を通って排気ダクト１０から排気（Ｅｘｈａｕｓｔ　Ａｉｒ：ＥＡという）として室外へ排出される。
【００２６】
外気ＯＡを取り入れて室内に導入する吸気流路は、吸気ダクト１２と、拡散板１３と、フィルタ（空気フィルタ）１４と、風路１５と、熱交換器８の外気導入路と、ファン１６と、ファン格納室１７と、給気ダクト１８とで構成されている。風路１５は熱交換器８の外気導入路に通じ、その外気導入路はファン１６の吸気孔１６Ａ、ファン格納室１７を経由して給気ダクト１８に通じている。ファン格納室１７には遠心タイプのファン１６が配置され、このファン１６がモータ１１Ａによって駆動されて回転することにより、吸気ダクト１２から取り入れられた外気ＯＡが拡散板１３、フィルタ１４、熱交換器８を通って給気ダクト１８から室内給気（Ｓｕｐｐｌｙ　Ａｉｒ：ＳＡという）として室内に供給される。
【００２７】
拡散板１３は、図２及び図３に示すように平板１３ａ，１３ｂによって構成され、吸気ダクト１２とフィルタ１４との間、すなわち吸気流路中フィルタ１４の上流位置に配置されている。平板１３ａ、平板１３ｂは互いに異なる角度で所定の間隔をあけて吸気ダクト１２の空気出口前方に立てられ、平板１３ａは、その平板面１３ａ’を外気ＯＡの流入方向に対して図に示すように所定角度傾けて配置されている。
【００２８】
それにより、吸気ダクト１２から導入された外気ＯＡは、図２及び図３に示すように３方向の空気流Ａ１，Ａ２，Ａ３に分かれてフィルタ１４の全面に万遍なく拡散して導かれる。
【００２９】
フィルタ１４は、外気ＯＡを室内に導入する際に、外気ＯＡに含まれる煤塵・粉塵・花粉等をろ過して清浄にするためのもので、例えば蛇腹状に折り畳まれた不織布等で構成されている。なお、フィルタ１４に抗菌・防かび・光触媒等の機能を持たせてもよい。また、フィルタ１４が、導入外気ＯＡ中に含まれるＮＯｘ等の有害物質を除去する有害物質除去フィルタ、導入外気ＯＡを脱臭する脱臭フィルタであってもよい。
【００３０】
次にこの実施の形態に係る建物用換気装置１の動作について説明する。
【００３１】
電源が投入されるとモータ１１Ａに通電され、ファン６及びファン１６が回転を開始する。ファン６が回転すると、室内空気ＲＡが開口部５から導入開口３を通ってファン６の回転中心付近に吸い込まれ、ファン６の回転によりファン格納室７に吹き付けられる。
【００３２】
ファン格納室７に吹き付けられた室内空気ＲＡは、熱交換器８の室内空気排出路を通る。その際、熱交換器８の外気導入路を通る外気ＯＡとの間で熱交換が行われる。
【００３３】
例えば夏においては、エアコン等により冷却され外気ＯＡよりも低温とされた室内空気ＲＡが熱交換器８の室内空気排出路を通る際に、熱交換器８の外気導入路を通る高温の外気ＯＡから熱を奪う。それにより導入される外気ＯＡが冷却され、低温の室内給気ＳＡとなって室内に供給されるので、この換気装置１によって換気を行っても室内の温度は殆ど変化しない。
【００３４】
反対に冬においては、エアコン等により暖められ外気ＯＡよりも高温とされた室内空気ＲＡが熱交換器８の室内空気排出路を通る際に、熱交換器８の外気導入路を通る低温の外気ＯＡに対して熱を与える。それにより導入される外気ＯＡが暖められ、高温の室内給気ＳＡとなって室内に供給されるので、この換気装置１によって換気を行っても室内の温度は殆ど変化しない。
【００３５】
熱交換器８を通った室内空気ＲＡは風路９に導かれ、その後排気ダクト１０を通って排気ＥＡとして室外へと排出される。
【００３６】
ファン１６も同様に回転しているので、その回転により外気ＯＡが吸気ダクト１２から吸い込まれる。吸い込まれた外気ＯＡは、平板１３ａ，１３ｂから構成される拡散板１３に導かれ、拡散板１３によって３方向の空気流Ａ１，Ａ２，Ａ３に分けられて拡散し、万遍なくフィルタ１４の全面に導かれる。
【００３７】
フィルタ１４の全面に拡散して導かれた外気ＯＡ（空気流Ａ１，Ａ２，Ａ３）は、そのままフィルタ１４の下流側に配置された熱交換器８の外気導入路全面に万遍なく導かれ、略均一に外気導入路を通る。この熱交換器８内で前述のように室内空気排出路を通る室内空気ＲＡとの熱交換が行われる。
【００３８】
熱交換器８を通った外気ＯＡはファン１６の吸気孔１６Ａに導かれ、ファン１６によってファン格納室１７に吹き付けられ、給気ダクト１８を通って室内給気ＳＡとして室内へと供給される。
【００３９】
拡散板１３によって外気ＯＡが拡散して万遍なくフィルタ１４の全面に導かれているので、フィルタ１４を通る外気ＯＡの流速が全体として略均一となる。その結果、フィルタ１４の有する機能を充分に発揮することができて、外気ＯＡ中に含まれる煤塵・粉塵・花粉等を効果的に除去することができる。外気ＯＡがフィルタ１４の全面に万遍なく拡散して導かれるので、フィルタ１４の目詰まりが部分的に頻繁になってしまうこともない。
【００４０】
フィルタ１４に有害物質除去フィルタや脱臭フィルタを用いた場合には、ＮＯｘ等の有害物質の除去性能や脱臭効率の向上に繋がるうえに、これらのフィルタ寿命を延ばすことができる。したがって、フィルタ１４の交換サイクルを長くすることができてフィルタを有効に利用でき、メンテナンスを効率的なものとすることができるうえにフィルタ交換に必要なコストも低減させることができる。
【００４１】
また、外気ＯＡがフィルタ１４の下流側に配置された熱交換器８にも万遍なく拡散して導かれるので、熱交換器８を通る外気ＯＡの流速が全体として略均一となる。その結果、熱交換器８内での外気ＯＡと室内空気ＲＡとの熱交換も全体として略均一に行われ、熱交換が効率的なものとなる。
【００４２】
［実験結果］
従来の換気装置（フィルタ１４が配置されており、拡散板１３が配置されていないもの）による導入外気ＯＡ中の含有ＮＯｘ（窒素酸化物）の除去率と、この実施の形態に係る換気装置１において、フィルタ１４にＮＯｘ等の有害物質除去フィルタを用いた場合の導入外気ＯＡ中の含有ＮＯｘの除去率とを、フィルタ１４のフィルタ厚さを変えつつ比較したのでその実験結果を図４に示す。
【００４３】
図４から明らかなように、実験を行ったいずれのフィルタ厚さにおいてもこの実施の形態に係る換気装置１のＮＯｘ除去率は従来の換気装置のＮＯｘ除去率よりも向上している。
【００４４】
なお、上記実施の形態においては、平板１３ａ，１３ｂを所定の角度位置に固定して配置しているが、より万遍なくフィルタ１４に外気ＯＡを導くことができるように公知の調整手段によって平板１３ａ，１３ｂの位置や角度が調整できるものであってもよい。また、平板１３ａ，１３ｂの材質としては、アルミ・鉄・真鍮等の金属のほか、プラスチック、紙等でもよく、その形状は略長方形平面を有するものに限らず、略半円形平面を有するものであってもよい。
【００４５】
拡散板１３は、例えば図５に示すように３枚の曲面板１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ，で構成されていてももちろんよい。すなわち、外気ＯＡをフィルタ１４の全面に万遍なく拡散させて導くことができるものであれば、拡散板１３は平板で構成されていても曲面板で構成されていてもよく、またその枚数も特に限定するものではない。
【００４６】
また、上記実施の形態においては、モータ１１Ａでファン６とファン１６とを駆動する構成としているが、ファン６とファン１６とをそれぞれ別のモータによって駆動し、それぞれの回転数を制御する構成としてもよい。そうすることにより、建物全体としての空気の吸引量と排出量とを調整することができ、すき間音等の問題の発生を防止することができる。
【００４７】
フィルタ１４の上流側に拡散板１３を配置するスペースがない場合は、拡散板１３をフィルタ１４と熱交換器８との間、又は熱交換器８とファン１６との間に配置することも可能である。それにより、配置設計上の自由度を確保しつつフィルタ１４や熱交換器８に万遍なく外気ＯＡを拡散させて導くことができる。装置本体１ａ内に拡散板１３を配置するスペースがない場合は、吸気ダクト１２内や吸気ダクト１２を装置本体１ａに接続するダクト接続部１２ａ内に拡散板１３を設ける構成としてもよい（図６を参照）。
【００４８】
なお、熱交換部として、熱交換器８の代わりに熱交換素子を用いたり熱交換や除加湿を行うロータ等を用いてもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項１に係る発明によれば、建物外部の空気の流路中に建物外部の空気の流れを拡散するための拡散板が設けられているので、空気フィルタの全面に万遍なく建物外部の空気を拡散させて導くことができる。それにより、この換気装置に導入される建物外部の空気が略均一に空気フィルタを通り、空気フィルタの煤塵・粉塵・花粉等の除去機能を充分に発揮することができる。また、空気フィルタの一部分の目詰まりが頻繁になることもなく、フィルタ清掃やフィルタ交換を行う頻度が少なくなるのでメンテナンスも簡単なものとなる。
【００５０】
請求項２に係る発明によれば、空気フィルタを通った後の熱交換器の全面にも万遍なく建物外部の空気を拡散させて導入することができるので、熱交換器の有する機能を充分に発揮することができ、導入される建物外部の空気と、排出される室内空気との熱交換を効率的に行うこともできる。
【００５１】
請求項３に係る発明によれば、拡散板が空気フィルタの上流側に設けられているので、建物外部の空気が空気フィルタを通過する前に強制的に拡散されることとなり、より効果的に空気フィルタ全面に万遍なく建物外部の空気を拡散させて導くことができる。それにより、空気フィルタや熱交換器の機能をさらに充分に発揮させることができる。
【００５２】
請求項４に係る発明によれば、拡散板が吸気ダクト又はダクト接続部に設けられているので、配置設計の自由度が増し、装置本体内に拡散板を配置するスペースがない場合であっても、吸気ダクト又はダクト接続部内に拡散板を配置して空気フィルタや熱交換器の機能を充分に発揮させることができる。
【００５３】
請求項５に係る発明によれば、ＮＯｘ等の有害物質除去フィルタや脱臭フィルタの有害物質除去性能や脱臭効率を向上させることができるうえに、フィルタ寿命を延ばすことができる。したがって、これらのフィルタの交換サイクルを長くすることができてフィルタを有効に利用でき、メンテナンスを効率的なものとすることができるうえにフィルタ交換に必要なコストも低減させることができる。
【００５４】
請求項６に係る発明によれば、拡散板が互いに異なる角度で複数設けられているので、さらに良好な拡散状態とすることができる。空気フィルタに向けて建物外部の空気をより効率的に拡散させて均一に導くことができ、フィルタ性能をさらに向上させることができる。
【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内部構成を側方から見た模式図である。
【図２】図１の換気装置の内部構成を下面から見た模式図である。
【図３】図１の換気装置の拡散板近傍を部分的に示す斜視図である。
【図４】従来の換気装置と本発明の実施の形態に係る換気装置のＮＯｘ除去率の比較実験結果を示すグラフである。
【図５】拡散板の構成の他の例を示す図である。
【図６】拡散板をダクト接続部内に配置した例を示す図である。
【図７】従来の換気装置の内部構成を下面から見た模式図である。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２，Ａ３：空気流
ＯＡ：外気
ＲＡ：室内空気
ＳＡ：室内給気
ＥＡ：排気
１：建物用換気装置
１ａ，２４：装置本体
２：ハウジングケース
３：導入開口
４：フロントパネル
５：開口部
６，１６：ファン
７，１７：ファン格納室
８，２６：熱交換器（熱交換部）
９，１５：風路
１０，２３：排気ダクト
１１Ａ：モータ
１２，２２：吸気ダクト
１２ａ：ダクト接続部
１３：拡散板
１３ａ，１３ｂ：平板
１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ：曲面板
１３ａ’：平板面
１４，２５：フィルタ（空気フィルタ）
１６Ａ：吸気孔
１８：給気ダクト
２１：側面

Claims (6)

1. 建物内部の空気を建物外部に排出するためのファンと、
   建物外部の空気を建物内部に導入するためのファンと、
   前記建物外部の空気を前記建物内部に導入する際に該建物外部から導入された空気をろ過する空気フィルタと、
   前記建物外部の空気を装置本体内に導くための吸気ダクトと、
   前記建物内部の空気を前記建物外部へ導くための排気ダクトとを有する建物用換気装置であって、
   前記吸気ダクトを通り建物外部から導入された空気が前記空気フィルタに拡散して導かれるように、該空気の流れを拡散するための拡散板が設けられたことを特徴とする建物用換気装置。
2. 前記建物内部の空気と前記建物外部の空気との熱交換を行うための熱交換部を有することを特徴とする請求項１に記載の建物用換気装置。
3. 前記拡散板が、前記空気フィルタの上流側に設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の建物用換気装置。
4. 前記拡散板が、前記吸気ダクト又は該吸気ダクトを前記装置本体に接続するためのダクト接続部に設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置。
5. 前記空気フィルタが、有害物質除去用フィルタ又は脱臭用フィルタであることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置。
6. 前記拡散板が、互いに異なる角度で複数設けられたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちいずれか１項に記載の建物用換気装置。

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