JP2006038449A

JP2006038449A - 熱交換ユニット

Info

Publication number: JP2006038449A
Application number: JP2005217123A
Authority: JP
Inventors: Taro Kuroda; 太郎黒田; Shigeji Taira; 繁治平良; Yoshio Okamoto; 誉士夫岡本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2005-07-27
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2006-02-09
Anticipated expiration: 2024-04-15
Also published as: JP4124218B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、熱交換エレメント内部を十分に清浄化することができる熱交換ユニットを提供することにある。
【解決手段】熱交換ユニット１００，２００は、室内空気排出路８、室外空気供給路９、熱交換エレメント１２，２２０、触媒、第１活性種生成部１５、バイパス路３０１，３２１、および給気経路切換部３１１，３３１を備える。活性種生成部１５は、熱交換エレメント１２，２２０の給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側の少なくとも給気流れ方向上流側に配置される。バイパス路は、給気を、熱交換エレメントを介させた後に、室内空気排出路に流入させるための通路である。給気経路切換部は、給気ＳＡを室内に供給する第１状態と、給気をバイパス路に流入させる第２状態とを切換可能である。
【選択図】図１３

Description

本発明は、換気時に熱を効率的に回収する熱交換ユニットに関する。

従来、全熱交換ユニットの熱交換エレメントに光半導体触媒を担持させ、さらにその近傍に紫外線ランプを配置することによって、熱交換エレメントを常時清潔に保つという技術がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２４８３８９号公報

しかし、紫外線ランプは、熱交換エレメントの外縁付近にしか照射されないため、熱交換エレメント内部の清浄化が不十分であるという問題があった。
本発明の課題は、熱交換エレメント内部を十分に清浄化することができる熱交換ユニットを提供することにある。

第１発明に係る熱交換ユニットは、室内空気排出路、室外空気供給路、熱交換エレメント、触媒、活性種生成部、バイパス路、および給気経路切換部を備える。なお、ここにいう「熱交換ユニット」とは、全熱交換ユニットおよび顕熱交換ユニットの両方を含む。室内空気排出路は、室内空気を排気として室外へ排出するための通路である。室外空気供給路は、室外空気を給気として室内へ供給するための通路である。熱交換エレメントは、排気と給気との間で顕熱および潜熱のうち少なくとも顕熱を交換させるための素子である。なお、この熱交換エレメントは固定式であっても回転式であってもよい。また、ここにいう「顕熱」とは、具体的には温度を意味する。また、ここにいう「潜熱」とは、具体的には湿度を意味する。また、この熱交換エレメントは、室内空気排出路および室外空気供給路に通ずる。触媒は、熱交換エレメントに担持される。なお、ここにいう「触媒」とは光半導体触媒（光触媒機能を有するアパタイトを含む）や活性炭などである。また、この触媒は、樹脂などへの配合により熱交換エレメントに担持されてもよいし、コーティングにより熱交換エレメントに担持されてもよい。また、この触媒は、活性化されることにより空気に浮遊する浮遊物を分解、死滅、または不活化させる。活性種生成部は、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側の少なくとも給気流れ方向上流側に配置される。そして、この活性種生成部は、活性種を生成する。なお、ここにいう「活性種」とは、触媒を活性化させるための物質であって、例えば、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカル種や、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などである。また、ここにいう「活性種生成部」とは、例えば、グロー放電器、バリア放電器、およびストリーマ放電器などである。バイパス路は、給気を、熱交換エレメントを介させた後に、室内空気排出路に流入させるための通路である。給気経路切換部は、第１状態と第２状態とを切換可能である。なお、第１状態では、給気が室内に供給される。また、第２状態では、給気がバイパス路に流入する。

ここでは、触媒が、熱交換エレメントに担持される。また、活性種生成部が、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側の少なくとも給気流れ方向上流側に配置される。そして、この活性種生成部が、活性種を生成する。このため、この熱交換ユニットでは、活性種が、給気および排気の少なくとも給気の流れに乗って、熱交換エレメントの深部にまで入り込み、熱交換エレメント内の触媒を活性化することができる。したがって、この熱交換ユニットでは、熱交換エレメント内部を十分に清浄化することができる。

また、ここでは、給気経路切換部が、第１状態と第２状態とを切換可能である。このため、例えば、給気経路切換部が第１状態にあるときに活性種生成部を活用しないようにし、第２状態にあるときに活性種生成部を活用するようにすれば、活性種が室内に流入するのを防ぐことができる。したがって、第２状態では、高濃度の活性種を熱交換エレメントに供給することができるようになる。この結果、この熱交換ユニットでは、高効率に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。

第２発明に係る熱交換ユニットは、第１発明に係る熱交換ユニットであって、給気配送部および給気配送能力切換部をさらに備える。給気配送部は、室外空気を給気として室内へと配送する。なお、ここにいう「給気配送部」とは、例えば、送風機などである。給気配送能力切換部は、給気配送部の給気配送能力を切り換える。なお、ここにいう「給気配送能力切換部」とは、例えば、送風機の羽根車の回転速度を切り換える制御装置などである
ここでは、給気配送能力切換部が、給気配送部の給気配送能力を切り換える。このため、例えば、通常運転時は活性種生成部を活用せず、一定時間後に清浄運転モードに切り換え、送風機の風量を極力抑えた状態にして活性化生成部を活用すれば、高濃度の活性種が触媒に供給されることになる。したがって、この熱交換器ユニットでは、選択的かつ効率的に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。

第３発明に係る熱交換ユニットは、第１発明または第２発明に係る熱交換ユニットであって、活性種生成部は、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側に配置される。また、室内空気排出路に流入した給気は、第２状態において、排気流れ方向上流側に配置される活性種生成部を介して室外へ排出される。
ここでは、活性種生成部が、熱交換エレメントの給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側に配置される。また、第２状態において、室内空気排出路に流入した給気が、排気流れ方向上流側に配置される活性種生成部を介して室外へ排出される。このため、この熱交換ユニットでは、さらに高効率に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。

第４発明に係る熱交換ユニットは、第３発明に係る熱交換ユニットであって、排気配送部および排気配送能力切換部をさらに備える。排気配送部は、室内空気を排気として室外へと配送する。排気配送能力切換部は、排気配送部の排気配送能力を切り換える。
ここでは、排気配送能力切換部が、排気配送部の排気配送能力を切り換える。このため、例えば、通常運転時は活性種生成部を活用せず、一定時間後に清浄運転モードに切り換え、送風機の風量を極力抑えた状態にして活性化生成部を活用すれば、高濃度の活性種が触媒に供給されることになる。したがって、この熱交換器ユニットでは、選択的かつ効率的に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。

第５発明に係る熱交換ユニットは、第１発明から第４発明のいずれかに係る熱交換ユニットであって、触媒は、光半導体触媒を含む。なお、ここにいう「光半導体触媒」とは、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化鉄などに代表される金属酸化物、Ｃ₆₀などのフラーレンに代表される炭素系の光半導体触媒、遷移金属からなるナイトライド、オキシナイトライド、光触媒機能を有するアパタイトなどである。

ここでは、触媒が、光半導体触媒を含む。光半導体触媒は紫外線だけでなくラジカル種などによっても活性化されることが知られている。このため、この熱交換ユニットでは、特殊な触媒ではなく従来から広く知られている光半導体触媒を利用することができる。したがって、この熱交換ユニットは、製造コストを抑制して製造することができる。
第６発明に係る熱交換ユニットは、第５発明に係る熱交換ユニットであって、触媒は、アパタイトをさらに含む。なお、ここにいう「アパタイト」とは、化学式Ａｘ（ＢＯｙ）ｚＸａ（ここで、Ａは、Ｃａ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｌａ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｍｇなどの各種の金属原子を表す。Ｂは、Ｐ，Ｓなどの原子を表す。Ｘは、水酸基（−ＯＨ）やハロゲン原子（例えば、Ｆ，Ｃｌ）などである。）で表される物質であり、代表的なものとしてハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、およびクロロアパタイト、ならびにリン酸三カルシウムおよびリン酸水素カルシウムなどがある。これらの中でも、Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂で示されるカルシウムハイドロキシアパタイトは、カチオンともアニオンともイオン交換し易いため吸着性に富んでおり、特にタンパク質などの有機物を吸着する能力に優れている。加えて、カルシウムハイドロキシアパタイトは、カビや細菌などを強力に吸着することによって、それらの増殖を阻止ないし抑制し得ることが知られている。

ここでは、触媒が、アパタイトをさらに含む。このため、この熱交換ユニットは、熱交換エレメント内において、菌、ウィルス、あるいは臭気分子などの有機物を積極的に吸着して捕捉することができる。そして、捕捉された菌、ウィルス、あるいは臭気分子は、近傍に存在する光半導体触媒によって分解、死滅、あるいは不活化される。したがって、この熱交換ユニットでは、熱交換エレメントを清浄に保つだけでなく、給気や排気、還気を積極的に浄化することができる。

第７発明に係る熱交換ユニットは、第６発明に係る熱交換ユニットであって、アパタイトは、光触媒機能を有するアパタイトである。なお、ここにいう「光触媒機能を有するアパタイト」とは、例えば、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトなどである。
ここでは、アパタイトが、光触媒機能を有するアパタイトである。このため、この熱交換ユニットでは、さらに給気や排気、還気を積極的に浄化することができる。

第８発明に係る熱交換ユニットは、第１発明から第７発明のいずれかに係る熱交換ユニットであって、触媒は、活性炭を含む。
ここでは、触媒が、活性炭を含む。活性炭はラジカル種などによって活性化されることが知られている。このため、この熱交換ユニットでは、特殊な触媒ではなく従来から広く知られている活性炭を利用することができる。したがって、この熱交換ユニットは、製造コストを抑制して製造することができる。

第１発明に係る熱交換ユニットでは、高効率に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。
第２発明に係る熱交換ユニットでは、選択的かつ効率的に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。
第３発明に係る熱交換ユニットでは、さらに高効率に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。

第４発明に係る熱交換ユニットでは、選択的かつ効率的に熱交換エレメントの清浄化を行うことができる。
第５発明に係る熱交換ユニットは、製造コストを抑制して製造することができる。
第６発明に係る熱交換ユニットでは、熱交換エレメントを清浄に保つだけでなく、給気や排気、還気を積極的に浄化することができる。

第７発明に係る熱交換ユニットでは、さらに給気や排気、還気を積極的に浄化することができる。
第８発明に係る熱交換ユニットは、製造コストを抑制して製造することができる。

本発明の一実施形態に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図を図１に、上面図を図２に、側面図を図３に、分解斜視図を図４に示す。なお、この全熱交換ユニット１００は、図１に示されるように、屋外からの給気ＳＡ（実線白抜矢印）と室内からの排気ＥＡ（ハッチング付き矢印）との間で熱交換エレメント１２を介して熱交換させつつ換気するための装置である。

［全熱交換ユニットの構成］
本全熱交換ユニット１００は、図１、図２、図３、および図４に示されるように、主に、ケーシング１、熱交換エレメント１２、エアフィルタ１２ｂ、ファン１０，１１、ダンパ３４、および電装品ボックスＥＢから構成される。
［全熱交換ユニットの構成要素］
（１）ケーシング
ケーシング１は、図１および図４に示されるように、箱体２と、この箱体２の上面を覆う蓋体３とから構成される。そして、このケーシング１には、熱交換エレメント室２１、排気用ファンモータ収容室４１、排気用ファン収容室２２、給気用ファンモータ収容室４３、給気用ファン収容室２４、給気連通室４５、排気連通室４６、室外側吸込室２６、室内側吸込室２７、およびバイパス室３１が設けられる。以下、上述した各室について詳述する。

Ａ．熱交換エレメント室
熱交換エレメント室２１は、図１および図３に示されるように、直方体形状の空間であって、熱交換エレメント１２を収容する。なお、この熱交換エレメント室２１は、箱体２の底板、仕切板１６Ａ〜１６Ｅ（図１、図５、および図６参照）、および蓋体３などによって仕切られて形成される。また、箱体２の底板、仕切板１６Ａ〜１６Ｅ、および蓋体３には、それぞれガイド部Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３が取り付けられる。箱体２の底板に取り付けられるガイド部Ｇ１は、第１ガイド部Ｇ１１と第２ガイド部Ｇ１２とを有する。第１ガイド部Ｇ１１は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の下部の稜線を案内する。一方、第２ガイド部Ｇ１２は、第１ガイド部Ｇ１１を挟んで対をなしており、一対のエアフィルタ１２ｂの端縁をそれぞれ案内する。仕切板１６Ａ〜１６Ｅに取り付けられるガイド部Ｇ２は、第１ガイド部Ｇ２１と第２ガイド部Ｇ２２とを有する。第１ガイド部Ｇ２１は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の側部の稜線を案内する。一方、第２ガイド部Ｇ２２は、エアフィルタ１２ｂの端縁を案内する。蓋体３に取り付けられるガイド部Ｇ３は、熱交換エレメント１２の挿脱時に熱交換エレメント１２の上部の稜線を案内する。

なお、この熱交換エレメント室２１に熱交換エレメント１２が収容されると、その周囲に略三角柱形状の４つの空間１７，１８，１９，２０が生成する。以下、図１および図３中、図番１７により示される空間を第１空間、図番１８により示される空間を第２空間、図番１９により示される空間を第３空間、図番２０により空間を第４空間という。
Ｂ．排気用ファン収容室
排気用ファン収容室２２は、図１および図４に示されるように、排気用ファン１０を収容する。また、この排気用ファン収容室２２は、図１に示されるように、仕切板１６Ｂに形成された開口４２を介して排気用ファンモータ収容室４１に連通する。また、この排気用ファン収容室２２は、図１に示されるように、側壁に排気用の室外側吹出口７を有している。

Ｃ．排気用ファンモータ収容室
排気用ファンモータ収容室４１は、図１および図４に示されるように、排気用ファンモータ１０Ｍを収容する。また、この排気用ファンモータ収容室４１は、図１に示されるように、蓋体３と熱交換エレメント１２の一の稜線とで仕切られる開口２３を介して第１空間１７に連通する。

Ｄ．給気用ファン収容室
給気用ファン収容室２４は、図１および図４に示されるように、給気用ファン１１を収容する。また、給気用ファン収容室２４は、図１に示されるように、仕切板１６Ｄに形成された開口４４を介して給気用ファンモータ収容室４３に連通する。また、この給気用ファン収容室２４は、図１に示されるように、側壁に給気用の室内側吹出口６を有している。

Ｅ．給気用ファンモータ収容室
給気用ファンモータ収容室４３は、図１および図４に示されるように、給気用ファンモータ１１Ｍを収容する。また、この給気用ファンモータ収容室４３は、蓋体３と熱交換エレメント１２の一の稜線とで仕切られる開口２５を介して第２空間１８に連通する。
Ｆ．室外側吸込室
室外側吸込室２６は、図１に示されるように、側壁に給気用の室外側吸込口５を有している。また、この室外側吸込室２６は、図１および図５に示されるように、仕切板１６Ｃの開口２９を介して給気連通室４５に連通する。

Ｇ．室内側吸込室
室内側吸込室２７は、図１に示されるように、側壁に排気用の室内側吸込口４を有している。また、この室内側吸込室２７は、図１に示されるように、仕切板１６Ｅの開口３０を介して排気連通室４６に連通する。
Ｈ．給気連通室
給気連通室４５は、仕切板１６Ｆによって仕切られており、排気用ファンモータ収容室４１の下方に位置する。また、この給気連通室４５は、図１に示されるように、第３空間１９に連通する。

Ｉ．排気連通室
排気連通室４６は、仕切板１６Ｇによって仕切られており、給気用ファンモータ収容室４３の下方に位置する。また、この排気連通室４６は、図１に示されるように、第４空間２０に連通する。
Ｊ．バイパス室
バイパス室３１は、熱交換エレメント室２１の反抜取り方向側に位置している。そして、このバイパス室３１は、開口３２を介して第１空間１７に連通する。また、このバイパス室３１は、開口３３を介して室内側吸込室２７に連通する。この結果、排気用ファン収容室２２と室内側吸込室２７とは、排気用ファンモータ収容室４１、第１空間１７、およびバイパス室３１を介して連通することとなる。

（２）熱交換エレメント
熱交換エレメント１２は、図１および図４に示されるように、略直方体の形状をしており、排気通路８と給気通路９との交差部に設けられている。この熱交換エレメント１２は、図７に示されるように、プリーツ状の特殊クラフト紙（以下、スペーサ紙という）１２２と平膜状の特殊クラフト紙（以下、仕切紙という）１２１とを交互に方向を変えながら積層した構造を有している。この熱交換エレメント１２がこのような構造をとっているため、この熱交換エレメント１２では、排気ＥＡの流路と給気ＳＡの流路とが一段ごとに交互に配置されるかたちになる。なお、この熱交換エレメント１２では、給気ＳＡおよび排気ＥＡの顕熱および潜熱は、この仕切紙１２１を介して交換される。なお、このスペーサ紙１２２および仕切紙１２１には、チタンアパタイトが担持されている。このチタンアパタイトは、カルシウムヒドロキシアパタイトの一部のカルシウム原子がイオン交換などの手法によってチタン原子に置換されたアパタイトであって、優れた有機物（特に菌やウィルスなど）の吸着性能を示すとともに光半導体触媒としての性質をも示し、エネルギーレベルの高い波長の光（例えば、紫外線など）や活性種などが照射あるいは供給されると、光半導体触媒として代表的なアナターゼ型の二酸化チタンよりも優れた汚物分解処理性能を示す。

なお、この熱交換エレメント１２の端面には取り出しのための把手１２ａが設けられており、図４に示されるように蓋１４を取り外せば、ケーシング１のメンテナンス面Ｍに開口される挿脱用の開口１３から、その長辺に沿って長手方向に挿脱できるようになっている。
（３）エアフィルタ
エアフィルタ１２ｂは、図４に示されるように、熱交換エレメント１２の第３空間１９に接する面と第４空間２０に接する面とを覆うように熱交換エレメント１２に取り付けられる。このエアフィルタ１２ｂは、ポリテトラフルオロエチレン繊維から成る不織布である。なお、このエアフィルタ１２ｂは、比較的大きな塵埃を主に捕集するためのフィルタであって、菌やウィルスなどの微少な生体粒子を捕捉することはできない。

（４）ストリーマ放電器
ストリーマ放電器１５は、第３空間１９および第４空間２０にそれぞれ設けられており、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカルや、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などの活性種を熱交換エレメント１２内部に供給することによって、熱交換エレメント１２内部に担持されているチタンアパタイトの光触媒機能を活性化させる。このストリーマ放電器１５は、図８に示されるように、放電電極１５ａと対向電極１５ｂとから構成される。放電電極１５ａは、電極棒１５１と複数の針電極１５２とから構成される。なお、針電極１５２は、電極棒１５１にほぼ直交するように固定される。対向電極１５ｂは、板状の電極であって、その面直角方向に空気が通過する複数の開口を有している。そして、放電電極１５ａの電極棒１５１と対向電極１５ｂとは、ほぼ平行に配置される。その結果、放電電極１５ａの針電極１５２は、対向電極１５ｂとほぼ直角をなす。また、放電電極１５ａと対向電極１５ｂとは、直流、交流、またはパルスの高圧電源（図示せず）に接続されている。そして、放電電極１５ａと対向電極１５ｂとに放電電圧が印加されると、放電電極１５ａの針電極１５２と対向電極との間でストリーマ放電が生じる。このようにして、ストリーマ放電が生じると、放電場に低温プラズマが生成する。そして、この低温プラズマにより、高速電子、イオン、オゾン、ヒドロキシラジカルなどのラジカルや、その他の励起分子（励起酸素分子、励起窒素分子、励起水分子）などが生成される。なお、これらの活性種は、空気流れに乗って対向電極１５ｂの開口を通って熱交換エレメント１２内部に供給されることとなる。

なお、このストリーマ放電器１５は、後述する熱交換エレメント清浄モードにおいてのみ通電される。
（５）ファン
排気用ファン１０および給気用ファン１１は、図２および図３に示されるように、それぞれシロッコファン（ロータ）からなり、発泡樹脂（例えば発泡スチロール）製の渦巻き状をしたファンケーシング（図示せず）内に収容されている。なお、各ファン１０，１１の回転軸線Ｌは、熱交換エレメント１２の抜取り方向Ｋと平行である。

（６）ダンパ
ダンパ３４は、室内側吸込室２７内に配置されている。このダンパ３４は、例えば電動モータ（図示せず）などによって回動し、開口３０と開口３３とのいずれか一方を開放し他方を閉塞する。
（７）電装品ボックス
電装品ボックスＥＢは、メンテナンス面Ｍの排気用ファン１０と対向する部分Ｍ１に配置されている。この電装品ボックスＥＢには、電装品として、図示しない制御基板などが収容されている。なお、この制御基板は、図示しないワイヤードリモコンに通信接続されており、このワイヤードリモコンから送信されてくる信号に基づいてファン１０，１１およびダンパ３４の動作を制御する。

［給排気の流れ］
この全熱交換ユニット１００には、全熱交換換気モード、普通換気モード、および熱交換エレメント清浄モードの３つの運転モードが設けられている。以下、それぞれの運転モードについて詳述する。
（１）全熱交換換気モード
この全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメント１２を用いた全熱交換換気を行う場合、ダンパ３４によって開口３０が開放される。なお、上述したように、このとき、開口３３は閉塞される。そして、この状態で各ファン１０，１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口４から室内側吸込室２７に吸い込まれ、開口３０→排気連通室４６→第４空間２０→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第１空間１７→開口２３→排気用ファンモータ収容室４１→排気用ファン収容室２２に至る排気通路８を通り、室外側吹出口７から吹き出されダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口５から室外側吸込室２６に吸い込まれ、給気連通室４５→第３空間１９→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第２空間１８→開口２５→給気用ファンモータ収容室４３→開口４４→給気用ファン収容室２４に至る給気通路９を通り、室内側吹出口６から吹き出されダクトを介して室内に給気される。

（２）通常換気モード
春秋などの冷暖房を必要としない中間期には、熱交換を行わない通常換気が行われる。
この全熱交換ユニット１００では、通常換気が行われる場合、ダンパ３４によって開口３３が開放される。なお、上述したように、このとき、開口３０は閉塞される。そして、この状態で各ファン１０，１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口４から室内側吸込室２７に吸い込まれ、開口３３→バイパス室３１→開口３２→第１空間１７→開口２３→排気用ファンモータ収容室４１→排気用ファン収容室２２に至るバイパス通風路を通り、室外側吹出口７から吹き出され、ダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口５から室外側吸込室２６に吸い込まれ、給気連通室４５→第３空間１９→エアフィルタ１２ｂ→熱交換エレメント１２→第２空間１８→開口２５→給気用ファンモータ収容室４３→開口４４→給気用ファン収容室２４に至る給気通路９を通り、室内側吹出口６から吹き出されダクトを介して室内に給気される（給気の流れは全熱交換換気の場合と同じである。）。

（３）熱交換エレメント清浄モード
熱交換エレメント清浄モードでは、ファン１０，１１の回転数が送風量を極力抑えた状態になるように制御されると同時に、ストリーマ放電器１５が、通電される。
［全熱交換ユニットの特徴］
（１）
本実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では、チタンアパタイトが、熱交換エレメント１２に担持される。また、ストリーマ放電器１５が、熱交換エレメント１２の給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側の両側に配置される。そして、熱交換エレメント清浄モードが選択されると、ファン１０，１１の送風量が極力抑えられるとともに、ストリーマ放電器１５が活性種を生成し熱交換エレメント１２内部のチタンアパタイトに供給する。このため、この全熱交換ユニット１００では、活性種を熱交換エレメント１２の深部にまで入り込ませ、熱交換エレメント１２内のチタンアパタイトを活性化することができる。また、活性種は、紫外線よりエネルギーレベルが高いため、チタンアパタイトの光触媒反応速度を加速することができる。また、活性種の中でもオゾンは強い殺菌効果を示す。したがって、この全熱交換ユニット１００では、熱交換エレメント１２内部を十分に清浄化することができる。

（２）
本実施の形態に係る全熱交換ユニット１００には、熱交換エレメント清浄モードが選択されたときに、ストリーマ放電器１５が、通電される。このため、この全熱交換ユニット１００では、高濃度の活性種を熱交換エレメント１２に供給することができる。したがって、この全熱交換ユニット１００では、選択的かつ効率的に熱交換エレメント１２の清浄化を行うことができる。

［変形例］
（Ａ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント１２が、透湿性を有するスペーサ紙１２２と仕切紙１２１とから構成される全熱交換型の熱交換エレメント１２であったが、熱交換エレメントは、透湿性を有さないスペーサ板と仕切板とから構成される顕熱交換型の熱交換エレメント（いわゆるヒートパイプ型の熱交換エレメント）であってもよい。

（Ｂ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメントが、固定式の熱交換エレメント１２であったが、熱交換エレメントは、図１０に示されるような回転式の熱交換エレメント２２０であってもよい。回転式の熱交換エレメント２２０は、主に、図１０に示されるように、ケーシング２２１、ロータ２２２、ギアモータ２２３、および仕切板２２４から構成される。ケーシング２２１は、ロータ２２２およびギアモータ２２３を収容する。なお、このケーシング２２１には、ロータ２２２が回転自在に固定される。そして、このロータ２２２は、ギアモータ２２３によりベルトを介して回転駆動される。ロータ２２２は、アルミニウム板からなるハニカム構造を有している。なお、この場合、チタンアパタイトは、このアルミニウム板にコーティングされる。また、回転式熱交換エレメントを全熱交換用にする場合、アルミニウム板に吸湿剤として塩化リチウムやシリカ系化合物などがコーティングされるが、チタンアパタイトは、これらの化合物と混合されてコーティングされてもよい。仕切板２２４は、ロータ２２２を上下方向に仕切る。このようにしておいて、この回転式の熱交換エレメント２２０では、排気をロータ２２２の上半分に通し、給気を下半分に通す。すると、全熱交換タイプの熱交換エレメントでは、例えば、冬場においては、排気の温湿度が屋外空気よりも高く、排気によりロータ２２２自身の上半分の温度および水分含有量が上昇する。この状態で、ロータ２２２が回転して先ほど上半分の領域にあった部分が下半分の領域に移動すると、その部分が給気に接触して温湿度を給気に放出する。

このような回転式の熱交換エレメント２２０を搭載した熱交換ユニット２００を図９に示す。
この熱交換ユニット２００は、図９に示されるように、主に、ケーシング２０１、熱交換エレメント２２０、エアフィルタ２２０ｂ、ストリーマ放電器（図示せず）、およびファン２１０，２１１から構成される。この熱交換ユニット２００において、熱交換エレメント２２０は、ケーシング２０１の長手方向のほぼ中央付近に、ロータ２２２の回転軸方向が長手方向と一致するように配置される。また、この熱交換ユニット２００には、２つのロータ２２２が、長手方向と直交する方向に２つ並べられる。そして、ロータ２２の排気流れ方向上流側および給気流れ方向上流側には、エアフィルタ２２０ｂが配置される。なお、ロータ２２２の排気流れ方向上流側に配置されるエアフィルタ２２０ｂは、ロータ２２２の上半分を覆う。一方、ロータ２２２の給気流れ方向上流側に配置されるエアフィルタ２２０ｂは、ロータ２２２の下半分を覆う。また、このエアフィルタ２２０ｂは、先の実施の形態に係るエアフィルタ１２ｂと同じものである。また、チタンアパタイトは、エアフィルタ２２０ｂ近傍に配置される、図示しないストリーマ放電器によってその触媒機能が活性化される。排気用ファン２１０は、熱交換ユニット２００の室外側に設けられ、排気用ファンモータ２１０Ｍによって駆動される。一方、給気用ファン２１１は、熱交換ユニット２００の室内側に設けられ、給気用ファン２１１Ｍによって駆動される。

この熱交換ユニット２００では、ファン２１０，２１１が運転されると、室内空気がダクトを介して室内側吸込口２５４に吸い込まれ、エアフィルタ２２０ｂ→熱交換エレメント２２０→排気用ファン２１０に至る排気通路を通り、室外側吹出口２５７から吹き出されダクトを介して室外に排出されると同時に、室外空気がダクトを介して室外側吸込口２５５に吸い込まれ、エアフィルタ２２０ｂ→熱交換エレメント２２０→給気用ファン２１１に至る給気通路を通り、室内側吹出口２５６から吹き出されダクトを介して室内に給気される。

（Ｃ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント清浄モードが選択されている場合に、ストリーマ放電器１５が通電されたが、ストリーマ放電器１５は、常時、通電されていてもかまわない。
（Ｄ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント１２の給気流れ方向上流側または排気流れ方向上流側の両側にストリーマ放電器１５が配置されていたが、ストリーマ放電器１５は、熱交換エレメント１２の給気流れ方向上流側または排気流れ方向上流側のどちらか一方に配置されていてもかまわない。

（Ｅ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント清浄モードに、ファン１０，１１の回転数が送風量を極力抑えた状態になるように制御されたが、ファン１０，１１が停止するように制御されてもかまわない。
（Ｆ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント１２に光触媒機能を有するチタンアパタイトが担持されたが、二酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、酸化タングステン、および酸化鉄などに代表される金属酸化物系光半導体触媒、Ｃ₆₀などのフラーレンに代表される炭素系の光半導体触媒、遷移金属からなるナイトライドやオキシナイトライドなどの光半導体触媒などが熱交換エレメント１２に担持されていてもよい。さらに、この熱交換エレメント１２が、ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト、およびクロロアパタイト、ならびにリン酸三カルシウム、およびリン酸水素カルシウムなどのアパタイトを担持してもよい。

（Ｇ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では熱交換エレメント１２に光触媒機能を有するチタンアパタイトが担持されたが、これに代えて、活性炭が熱交換エレメント１２に担持されてもよい。
（Ｈ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００ではスペーサ紙１２２および仕切紙１２１にチタンアパタイトが担持されていたが、スペーサ紙１２２および仕切紙１２１を構成する繊維にチタンアパタイトが担持されていてもよい。また、チタンアパタイトが繊維にコーティングされていてもよい。また、チタンアパタイトがスペーサ紙１２２および仕切紙１２１にコーティングされていてもよい。また、チタンアパタイトそのものから熱交換エレメントを形成してもよい。

（Ｉ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００ではチタンアパタイトの光触媒反応を活性化するためにストリーマ放電器が採用されたが、これに代えて、グロー放電器やバリア放電器などを採用してもかまわない。
（Ｊ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００ではスペーサ紙１２２および仕切紙１２１にチタンアパタイトが担持されていたが、これに加えて、エアフィルタ１２ｂにチタンアパタイトが担持させてもかまわない。また、ストリーマ放電器１５から熱交換エレメント１２に至る経路を構成する部材にチタンアパタイトを担持させてもかまわない。

（Ｋ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では特に触れていなかったが、図１１に示されるような取付用配管３０４，３０５，３０６，３０７（以下、室内側吸込口４に接続される取付用配管３０４を室内側吸込配管と、室外側吸込口５に接続される取付用配管３０５を室外側吸込配管と、室内側吹出口６に接続される取付用配管３０６を室内側吹出配管と、室外側吹出口７に接続される取付用配管３０７を室外側吹出配管という）をあらかじめ全熱交換ユニット１００の吹出口６，７および吸込口４，５に接続し、室内側吸込配管３０４と室内側吹出配管３０６とをバイパス配管３０１により接続しておいてもよい。なお、この場合、室内側吹出配管３０６とバイパス配管３０１との連結点には第１ダンパ３１１を設ける必要がある。このような全熱交換ユニットでは、第１ダンパ３１１により、給気ＳＡを室内へ配送する状態（以下、第１状態という）（第１ダンパ３１１が実線の状態）と、給気ＳＡを、バイパス配管３０１を介させて室内側吸込配管３０４に流入させる状態（以下、第２状態という）（ダンパ３１１が破線の状態）とを切り換えることができる。このため、例えば、第１ダンパ３１１が第１状態にあるときにストリーマ放電器１５への通電を遮断するようにし、第２状態にあるときにストリーマ放電器１５に通電するようにすれば、活性種が室内に流入するのを防ぐことができる。したがって、第２状態では、高濃度の活性種を熱交換エレメント１２に供給することができるようになる。この結果、このような全熱交換ユニットでは、高効率に熱交換エレメント１２の清浄化を行うことができる。なお、取付用配管３０４，３０５，３０６，３０７およびバイパス配管３０１は、ケーシングに収容されるようにしてもかまわない。また、この全熱交換ユニットでは、先の実施の形態に係る熱交換エレメント清浄モードで行われたようにファン１０，１１の回転数が送風量を極力抑えた状態になるように制御される必要は特にない。

また、上記構成に加えて、室内側吸込配管３０４とバイパス配管３０１との連結点に第２ダンパ３１２をさらに設けてもよい（図１２参照）。なお、第２ダンパ３１２は、第１ダンパ３１１と連動制御され、第１ダンパ３１１が第１状態となるときは、第２ダンパ３１２は排気ＥＡを室外へ配出する状態（実線の状態）になる。一方、第１ダンパ３１１が第２状態になるときは、第２ダンパ３１２は室内からの排気ＥＡの流れを遮断する状態（破線の状態）になる。このため、この全熱交換ユニットでは、室内が負圧になることを防ぐことができる。

（Ｌ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では特に触れていなかったが、図１３（ａ）および図１３（ｂ）に示されるような取付用配管３２４，３２５，３２６，３２７（以下、室内側吸込口４に接続される取付用配管３２４を室内側吸込配管と、室外側吸込口５に接続される取付用配管３２５を室外側吸込配管と、室内側吹出口６に接続される取付用配管３２６を室内側吹出配管と、室外側吹出口７に接続される取付用配管３２７を室外側吹出配管という）をあらかじめ全熱交換ユニット１００の吹出口６，７および吸込口４，５に接続し、室外側吹出配管３２７と室内側吹出配管３２６とをバイパス配管３２１により接続しておいてもよい。なお、この場合、室内側吹出配管３０６とバイパス配管３２１との連結点には第１ダンパ３３１を設ける必要がある。このような全熱交換ユニットでは、第１ダンパ３３１により、給気ＳＡを室内へ配送する状態（以下、第１状態という）（第１ダンパ３３１が実線の状態）と、給気ＳＡを、バイパス配管３２１を介させて室外側吹出配管３２７に流入させる状態（以下、第２状態という）（ダンパ３１１が破線の状態）とを切り換えることができる。このため、例えば、第１ダンパ３１１が第１状態にあるときにストリーマ放電器１５への通電を遮断するようにし、第２状態にあるときにストリーマ放電器１５に通電するようにすれば、活性種が室内に流入するのを防ぐことができる。したがって、第２状態では、高濃度の活性種を熱交換エレメント１２に供給することができるようになる。この結果、このような全熱交換ユニットでは、高効率に熱交換エレメント１２の清浄化を行うことができる。なお、この場合、熱交換エレメント１２の排気流れ方向上流側に位置するストリーマ放電器１５は、取り外されてもかまわない。また、取付用配管３２４，３２５，３２６，３２７およびバイパス配管３２１は、ケーシングに収容されるようにしてもかまわない。また、この全熱交換ユニットでは、先の実施の形態に係る熱交換エレメント清浄モードで行われたようにファン１０，１１の回転数が送風量を極力抑えた状態になるように制御される必要は特にない。

（Ｍ）
先の実施の形態に係る全熱交換ユニット１００では特に触れていなかったが、図１４に示されるような取付用配管３４４，３４５，３４６，３４７（以下、室内側吸込口４に接続される取付用配管３４４を室内側吸込配管と、室外側吸込口５に接続される取付用配管３４５を室外側吸込配管と、室内側吹出口６に接続される取付用配管３４６を室内側吹出配管と、室外側吹出口７に接続される取付用配管３４７を室外側吹出配管という）をあらかじめ全熱交換ユニット１００の吹出口６，７および吸込口４，５に接続し、室内側吸込配管３４４と室外側吹出配管３４７とを第１バイパス配管３４１により、また室外側吸込配管３４５と室内側吹出配管３４６とを第２バイパス配管３４２により接続しておいてもよい。なお、この場合、室外側吹出配管３４７と第１バイパス配管３４１との連結点に第１ダンパ３５１を設け、室内側吹出配管３４６と第２バイパス配管３４２との連結点に第２ダンパ３５２を設ける必要がある。このような全熱交換ユニットでは、第１ダンパ３５１により、排気ＥＡを室外へ排出する状態（以下、第１状態という）（第１ダンパ３５１が実線の状態）と、排気ＥＡを、バイパス配管３４１を介させて室内側吸込配管３４４に流入させることにより排気ＥＡを循環させる状態（以下、第２状態という）（ダンパ３１１が破線の状態）とを切り換えることができる。また、この全熱交換ユニットでは、第２ダンパ３５２により、給気ＳＡを室内へ供給する状態（以下、第３状態という）（第２ダンパ３５２が実線の状態）と、給気ＳＡを、バイパス配管３４２を介させて室外側吸込配管３４５に流入させることにより給気ＳＡを循環させる状態（以下、第４状態という）（第２ダンパ３５２が破線の状態）とを切り換えることができる。このため、例えば、第２ダンパ３５２が第１状態にあるときにストリーマ放電器１５への通電を遮断するようにし、第２状態にあるときにストリーマ放電器１５に通電するようにすれば、活性種が室内に流入するのを防ぐことができる。したがって、第２状態では、高濃度の活性種を熱交換エレメント１２に供給することができるようになる。また、例えば、第１ダンパ３５１が第１状態にあるときにストリーマ放電器１５への通電を遮断するようにし、第２状態にあるときにストリーマ放電器１５に通電するようにすれば、効率よく熱交換エレメント１２の清浄化を行うことができる。なお、取付用配管３４４，３４５，３４６，３４７およびバイパス配管３５１，３５２は、ケーシングに収容されるようにしてもかまわない。また、この全熱交換ユニットでは、先の実施の形態に係る熱交換エレメント清浄モードで行われたようにファン１０，１１の回転数が送風量を極力抑えた状態になるように制御される必要は特にない。

本発明に係る熱交換ユニットは、熱交換エレメント内部を十分に清浄化することができ、空気調和機や空気清浄機などの用途にも適用できる。

本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図。本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す上面図。本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す側面図。本発明に係る全熱交換ユニットの内部構造を示す分解斜視図。仕切板の斜視図。仕切板の斜視図。熱交換エレメントの構造を示す斜視図。ストリーマ放電器の外観斜視図。変形例（Ｂ）に係る熱交換ユニットの内部構造を示す斜視図。変形例（Ｂ）に係る熱交換エレメントの構造を示す斜視図。変形例（Ｋ）に係る熱交換エレメントの構造を示す上面図（１）。変形例（Ｋ）に係る熱交換エレメントの構造を示す上面図（２）。（ａ）変形例（Ｌ）に係る熱交換エレメントの構造を示す上面図（１）、（ｂ）変形例（Ｌ）に係る熱交換エレメントの構造を示す側面図（１）。変形例（Ｍ）に係る熱交換エレメントの構造を示す上面図（１）。変形例（Ｍ）に係る熱交換エレメントの構造を示す上面図（２）。

符号の説明

８排気通路（室内空気排出路）
９給気通路（室外空気供給路）
１０，１１，２１０，２１１ファン（空気配送部）
１２，２２０熱交換エレメント
１５ストリーマ放電器（活性種生成部）
１００，２００全熱交換ユニット（熱交換ユニット）
３０１，３２１バイパス配管（バイパス路）
３１１，３３１第１ダンパ（給気経路切換部）
３４１第１バイパス配管（排気循環路）
３４２第２バイパス配管（給気循環路）
３５１第１ダンパ（排気経路切換部）
３５２第２ダンパ（給気経路切換部）
ＥＢ電装品箱（運転切換部）
ＥＡ排気
ＳＡ給気

Claims

室内空気を排気（ＥＡ）として室外へ排出するための室内空気排出路（８）と、
室外空気を給気（ＳＡ）として室内へ供給するための室外空気供給路（９）と、
前記室内空気排出路（８）および前記室外空気供給路（９）に通ずる、前記排気（ＥＡ）と前記給気（ＳＡ）との間で顕熱および潜熱のうち少なくとも前記顕熱を交換させるための熱交換エレメント（１２，２２０）と、
前記熱交換エレメント（１２，２２０）に担持され、活性化されることにより前記空気に浮遊する浮遊物を分解、死滅、または不活化させる触媒と、
前記熱交換エレメント（１２，２２０）の給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側の少なくとも給気流れ方向上流側に配置され、前記触媒を活性化させるための活性種を生成する活性種生成部（１５）と、
前記給気（ＳＡ）を、前記熱交換エレメント（１２，２００）を介させた後に、前記室内空気排出路（８）に流入させるためのバイパス路（３０１，３２１）と、
前記給気（ＳＡ）を室内に供給する第１状態と、前記給気（ＳＡ）を前記バイパス路（３０１，３２１）に流入させる第２状態とを切換可能である給気経路切換部（３１１，３３１）と、
を備える、熱交換ユニット（１００，２００）。
前記室外空気を給気（ＳＡ）として室内へと配送する給気配送部（１０，２１０）と、
前記給気配送部（１０，２１０）の給気配送能力を切り換える給気配送能力切換部（ＥＢ）と、
をさらに備える、
請求項１に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記活性種生成部（１５）は、前記熱交換エレメント（１２，２００）の給気流れ方向上流側および排気流れ方向上流側に配置され、
前記室内空気排出路（８）に流入した給気（ＳＡ）は、前記第２状態において、排気流れ方向上流側に配置される前記活性種生成部（１５）を介して室外へ排出される、
請求項１または２に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記室内空気を排気（ＥＡ）として室外へと配送する排気配送部（１１，２１１）と、
前記排気配送部（１１，２１１）の排気配送能力を切り換える排気配送能力切換部（ＥＢ）と、
をさらに備える、
請求項３に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記触媒は、光半導体触媒を含む、
請求項１から４のいずれかに記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記触媒は、アパタイトをさらに含む、
請求項５に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記アパタイトは、光触媒機能を有するアパタイトである、
請求項６に記載の熱交換ユニット（１００，２００）。
前記触媒は、活性炭を含む、
請求項１から７のいずれかに記載の熱交換ユニット。