JP2007127391A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン効率の低下を招くことなく、換気装置のコンパクト化を図る。
【解決手段】換気装置１０は、本体ケーシング１５内に収容された本体ユニット１６と、本体ユニット１６のファンケーシング部１３，１４内に配置された遠心ファンユニットと、遠心ファンニットの間に配置された熱交換素子１７と、を備えている。ファンケーシング部１３，１４には、吸込口１３ｂ，１４ｂと、排出流路１３ｃ，１４ｃと、吸込流路１３ａ，１４ａと、が設けられている。吸込流路１４ａ内面においてファンケーシング部１３，１４の吸込口１３ｂ，１４ｂと対向する部分に、吸込口１３ｂ，１４ｂに向かって突出した突状部２８と、吸込口１３ｂ，１４ｂに向かって傾斜した気流誘導面２９とが設けられ、吸込口１３ｂ，１４ｂに臨む領域に空気流を集合させるための気流誘導ガイドが設けられている。
【選択図】図４

Description

本発明は、建築物の空調設備の一部として天井裏空間あるいは側壁外面などに配置される換気装置に関する。

遠心ファンが用いられた換気装置においては、従来、装置の薄型化を主眼とした本体のコンパクト化が要請され続けており、これに対応するため、遠心ファンとその吸込口に向かう吸込経路との配置形態の改善あるいは遠心ファンや吸込経路の薄型化などの技術開発が行われている。特に、遠心ファンのファンケーシング部に開設された吸込口に対して、当該遠心ファンの回転軸と交差する方向から空気流を吸込む吸込流路を備えた換気装置の場合、装置の薄型化を実現するためには吸込経路の薄型化を図ることが効果的である。

一方、空調設備が配備された建築物において、実際に空調が行われている室内に外の空気を直接取り入れると、夏は冷房中の室内に暑い空気が流れ、冬は暖房中の室内に冷たい空気が流れることとなり、居住者に不快感を与えることとなる。そこで、外の空気を取り入れる際に、その温度を室内気温に近づけるため、室内から外へ排出する空気流と、外から室内へ取り入れる空気流との間で熱交換を行う機能を備えた換気装置（全熱交換ユニット）が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１記載の「熱交換形換気装置」においては、排気通路と吸気通路の交差部に設けた熱交換素子の両側に、排気用送風機ユニットと給気用送風ユニットが配置され、本体下面に設けた開口部より熱交換素子、排気用送風機ユニットおよび給気用送風機ユニットが着脱可能である。

特開平０３−１５６２３５号公報

遠心ファンを内蔵した換気装置の薄型化を図る場合、遠心ファンと対向する領域における吸込経路を狭隘化（薄型化）するのが近道であるが、吸込経路を薄型化すると、ファン吸込口の近くで流速が増大し、吸込経路の終端部側に位置する吸込口の一部へ多くの空気が流入するため、ファン吸込口全体に均一に空気が流入せず、その結果として、ファン効率が低下してしまう。このため、換気装置として必要とされるファン効率を維持しながら、要請に応えられる程度まで装置を薄型化することは実現できないのが実状である。

一方、空調設備の一部として建築物の天井裏空間に配置される換気装置の場合、施工現場となる天井裏空間は狭い場合が多く、高さ方向のスペースに制約を受けるので、高さ寸法を抑えた薄型の換気装置（例えば、全熱交換器）が要請されている。そこで、大径の薄型の遠心ファンを水平に配置することによって、遠心ファンの吸込口付近の吸込流路の高さ寸法を低く抑制することが考えられる。この場合、遠心ファンの吸込口が上面（または下面）に開口する構造となるが、吸込口近傍の流路の高さも制限されるため、吸込口に流れ込む空気流の流速が増加することとなる。このため、遠心ファンの吸込口へ空気流が均一に吸い込まれなくなり、遠心ファンのファン効率が低下することがある。

また、遠心ファン、モータなどが故障してメンテナンスが必要となった場合、本体の下面などに設けられた点検口から必要部品のみを取り出せる構造が求められている。ところが、特許文献１記載の「熱交換形換気装置」においては、ファンモータと発泡合成樹脂製のファンケーシングとがユニットとして一体化されているため、モータ故障時は、ユニットを取り出した後、さらにファンケーシングからモータを取り外す作業が必要となる。また、修理完了後は、ファンケーシングに再びモータを組み込んで本体に戻さなければならないので、作業が面倒である。さらに、ファンケーシング外形と本体とのクリアランスが狭いので、組み込み作業も困難である。

本発明が解決しようとする課題は、ファン効率の低下を招くことなく、薄型化を主眼とした装置のコンパクト化を図ることができる換気装置を提供することにある。

本発明の換気装置は、遠心ファンを内蔵するファンケーシング部に開設された吸込口に連通し、前記遠心ファンの回転軸と交差する方向から空気流を吸い込む吸込流路を備えた換気装置において、前記吸込流路内面の少なくとも前記吸込口と対向する部分に、当該吸込口に向かって突出した突状部を設けたことを特徴とする。このような構成とすれば、遠心ファンの回転軸と交差する方向に沿って吸込流路内を流れてきた空気流は突状部に衝突し、衝突した空気流が遠心ファンの吸込口全体に誘導されるため、吸込流路を薄型化してもファン効率が低下することがない。

突状部無しの従来方式の換気装置において吸込流路を薄型化すると、吸込口付近における空気流の流速が増大するため、吸込口の領域内に空気流を多く吸い込む部分と吸い込まない部分とが生じる結果、空気流が吸込口全体に均一に吸い込まれない現象が発生していたが、本発明の構成とすれば、空気流が突状部に衝突して誘導されるため、従来方式では吸い込まない部分となっていた部分にも吸い込まれるようになる結果、吸込口全体に均一に空気流が吸い込まれるようになる。従って、ファン効率の低下を招くことなく、吸込流路を薄型化することによって装置のコンパクト化も図ることができる。

ここで、前記吸込流路内面の前記吸込口と対向する部分に、前記吸込口に向かって傾斜した気流誘導面を設ければ、前述した突状部に衝突せず、その下流側に回り込もうとする空気流は気流誘導面により、遠心ファンの吸込口に向かうように誘導されるため、ファン効率の低下を抑制することができる。

また、前記吸込口に臨む領域に空気流を集合させるための気流誘導ガイドを前記吸込流路に設ければ、吸込流路に沿って流れてくる空気流は気流誘導ガイドの働きにより、遠心ファンの吸込口に臨む領域に集められるため、吸込口へスムーズに流れ込むようになり、ファン効率の低下を抑制することができる。

一方、前記突状部において前記吸込口の対向部分に向かって流入する空気流が当接する領域の少なくとも一部に凸面部を設ければ、遠心ファンの吸込口の対向部分に向かって流入した空気流は凸面部に衝突し、衝突した空気流が遠心ファンの吸込口全体に誘導されるようになるため、前述した、吸込流路の薄型化ファンに伴うファン効率の低下を抑制する効果をさらに向上させることができる。

ここで、前記吸込口から見た前記突状部の形状を楕円形、円形、多角形、半月形、三日月形、湾曲した板形状のいずれかとすれば、突状部において吸込口の対向部分に向かって流入する空気流が比較的多く当接する領域に、流速緩和作用に優れた突状部を配置することができる。また、突状部の形状をこのような形状とすれば、当該突状部の少なくとも一部を、一般に円形状である吸込口の円弧部分に沿った形状とすることができるので、吸込口の周囲から均一に空気流が吸い込まれるようになる。

この場合、前記突状部の形状を基端部から先端部に向かって先細り形状とすることが望ましい。このような構成とすれば、吸込口の対向部分に向かって流入した空気流は突状部に当接して流速が緩和され、その基端部から先端部に沿って流動しながら遠心ファンの吸込口に流れ込むようになるため、ファン効率を向上させることができる。

また、前記吸込口から見た前記気流誘導ガイドの形状を、前記吸込流路の上流から下流に向かって滑らかに縮幅する曲線形状とすれば、吸込流路内に沿って流動してきた空気流を、気流誘導ガイドが、突状部、気流誘導面に向かうように誘導するため、ファン効率の向上に有効である。

さらに、前記気流誘導面、前記気流誘導ガイドの少なくとも一方と前記突状部とを一体的に形成すれば、当該換気装置の製造工程を簡易化することができる。

そのほか、前記ファンケーシング部の一部を着脱可能な分割体で形成し、前記分割体を離脱させると開口する遠心ファン取出口を設けることもできる。このような構成とすれば、比較的小さな遠心ファン取出口を設けることにより、遠心ファンの取り出しが可能となるため、メンテナンス時の作業性が向上する。このような効果は、特に、遠心ファンを内蔵するファンケーシング部が、メンテナンス用の開口部を底面に有する箱体状の本体ケーシング内に収容された構造を有する全熱交換器において顕著である。

本発明により、ファン効率の低下を招くことなく、薄型化を主眼とした装置のコンパクト化を図ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である換気装置を下面側から見た状態で示す斜視図、図２は図１に示す換気装置の側面図、図３は図１に示す換気装置の底面図、図４は図１に示す換気装置から本体ケーシング底面部分および遠心ファンなどを取り外した状態を示す図、図５は図３のＡ−Ａ線における断面図である。

図１〜図５に示すように、本実施形態の換気装置１０は、直方体形状をした本体ケーシング１５と、本体ケーシング１５内に収容された本体ユニット１６と、本体ユニット１６内に配置された二つの遠心ファンユニット１１，１２と、これらの遠心ファンユニット１１，１２の間の収納部２７に着脱可能に配置された熱交換素子１７と、を備えている。本体ケーシング１５の一方の端面には複数の室内側吐出口１８と、室内側吸込口１９が設けられ、他方の端面には室外側吐出口２０と室外側吸込口２１が設けられている。また、本体ケーシング１５のその他の端面には、換気装置１０を吊り下げ保持する吊り金具２２を係止するためのフック部２３が突設されている。

さらに、本体ケーシング１５の底面の中央部には、熱交換素子１７の交換やメンテナンスなどを行うための開口部１５ａ（図５参照）が開設され、この開口部１５ａに開閉可能な蓋２４が装着されている。詳しくは、図１に示すように、本体ケーシング１５の底面の中央部は、複数のネジ１５ｃによって固定された補助底板１５ｂで構成され、この補助底板１５ｂに開設された開口部１５ａに、蓋２４がネジ２４ａによって開閉可能に装着されている。

本体ケーシング１５は換気装置１０の外形を構成する箱体状の部材であり、本体ユニット１６は本体ケーシング１５内に配置された発泡合成樹脂製の部材であり、本体ケーシング１５内の空間を区画して、後述する吸込流路１３ａ，１４ａなどを形成している。遠心ファンユニット１１，１２は、遠心ファン１１ａ，１２ａと、これを回転駆動するモータ１１ｂ，１２ｂと、を一体化した部材である。遠心ファンユニット１１，１２は同様の構造、機能を有しているが、以下、給気ファンユニット１１および排気ファンユニット１２と表示する。

給気ファンユニット１１および排気ファンユニット１２は、それぞれ遠心ファン１１ａ，１２ａおよびこれらを回転駆動するモータ１１ｂ，１２ｂを備え、本体ユニット１６に設けられたファンケーシング部１３，１４内に水平に配置されている。それぞれのファンケーシング部１３，１４には、遠心ファン１１ａ，１２ａ方向へ空気流を吸い込むために当該遠心ファン１１ａ，１２ａに臨む位置に開設された吸込口１３ｂ，１４ｂと、吸込口１３ｂ，１４ｂから吸い込んだ空気流を排出するための排出流路１３ｃ，１４ｃと、吸込口１３ｂ，１４ｂとそれぞれ連通し遠心ファン１１ａ，１２ａの回転軸１１ｃ，１２ｃと直交する方向から空気流を吸込む吸込流路１３ａ，１４ａと、が設けられている。

給気ファンユニット１１の稼働により、室外側吸込口２１から吸い込まれた空気は、ファンケーシング部１４側方の給気流路２５内へ流れ込み、熱交換素子１７を通過した後、吸込流路１３ａへ流れ込み、ここを通過して吸込口１３ｂへ吸い込まれ、排出流路１３ｃへ排出された後、複数の室内側吐出口１８からそれぞれダクト（図示せず）を経由して各室内へ向かって吐出される。

また、排気ファンユニット１２の稼働により、室内側吸込口１９から吸い込まれた空気は、ファンケーシング部１３側方の排気流路２６へ流れ込み、熱交換素子１７を通過した後、吸込流路１４ａへ流れ込み、ここを通過して吸込口１４ｂへ吸い込まれ、排出流路１４ｃへ排出された後、室外側吐出口２０から室外へ向かって吐出される。

このように、換気装置１０の給気ファンユニット１１，排気ファンユニット１２を稼働させることによって室内空気の室外への排出と、室外空気の室内への導入という二つの換気作用を得ることができる。また、室内空気および室外空気が熱交換素子１７を通過する際に互いの間で熱交換が行われるため、室内の空調効率が低下することもない。

次に、図６〜図８を参照して、ファンケーシング部１３，１４の構造、機能などについて詳しく説明する。図６は図２のＢ−Ｂ線における一部省略断面図、図７は図４に示す本体ユニットの一部切欠斜視図、図８は図５の一部拡大図である。なお、ファンケーシング部１３，１４の吸込口付近は互いにほぼ同じ構造であるため、以下、ファンケーシング部１４について説明する。

図６〜図８に示すように、吸込流路１４ａ内面においてファンケーシング部１４の吸込口１４ｂと対向する部分に、吸込口１４ｂに向かって突出した突状部２８と、吸込口１４ｂに向かって傾斜した気流誘導面２９とを設けている。また、吸込口１４ｂに臨む領域に空気流を集合させるための気流誘導ガイド３０を設けている。突状部２８，気流誘導面２９および気流誘導ガイド３０は、吸込口１４ｂに対向する部分に位置する吸込流路１４ａと一体的に形成されている。

図６に示すように、排気ファンユニット１２の稼働により、吸込流路１４ａに沿って流れてくる空気流は気流誘導ガイド３０の働きにより、遠心ファン１２ａの吸込口１４ｂに臨む領域に集められるため、吸込口１４ｂへスムーズに流れ込むようになり、ファン効率の低下を抑制することができる。

また、遠心ファン１２ａの回転軸１２ｃと交差する方向に沿って吸込流路１４ａ内を流れてきた空気流は突状部２８の前面に衝突し、衝突した空気流が遠心ファン１２ａの吸込口１４ｂに誘導されるため、吸込流路１４ａを薄型化しても、ファン効率が低下することがない。従って、吸込流路１４ａを薄型化することによって換気装置１０全体のコンパクト化を図ることができる。さらに、本実施形態では、吸込口１４ｂの対向部分に向かって流入する空気流が当接する領域である突状部２８の前面を凸面部２８ａとしているため、吸込口１４ｂの対向部分に向かって流入した空気流は凸面部２８ａに当接して流速が緩和されて、遠心ファン１２ａの吸込口１４ｂに流れ込むこととなり、ファン効率を向上させることができる。このような効果は、本実施形態のように、吸込流路１４ａ内における空気流の流入方向と、排出流路１４ｃ内における空気流の流出方向とがおおむね平行をなす構造を有する換気装置１０において顕著である。

さらに、吸込流路１４ａ内において、吸込口１４ｂと対向する部分には、気流誘導面２９が設けられているため、前述した突状部２８に衝突せず、その下流側に回り込もうとする空気流は、この気流誘導面２９により、遠心ファン１２ａの吸込口１４ｂに向かうように誘導され、吸込口１４ｂから均一に吸い込まれるため、ファン効率の低下を抑制することができる。

本実施形態では、吸込口１４ｂから見た突状部２８の形状を楕円形とするとともに、その基端部から先端部に向かって先細り形状としているため、吸込口１４ｂの対向部分に向かって流入した空気流は、楕円形をした突状部２８に当接して流速が緩和され、その基端部から先端部に沿って流動しながら遠心ファン１２ａの吸込口１４ｂに流れ込むようになるため、ファン効率の向上に有効である。なお、本実施形態では、突状部２８の頂上部分に吸込口１４ｂと略平行な平面部２８ｂを設けることにより、突状部２８の全体形状を略楕円錐台形状としているが、これに限定するものではない。

一方、気流誘導ガイド３０の形状は、吸込流路１４ａの上流から下流に向かって滑らかに縮幅する略放物線形状としているため、吸込流路１４ａ内に沿って流動してきた空気流を気流誘導ガイド３０が突状部２８、気流誘導面２９に向かうように誘導することができる。このため、ファン効率の低下を抑制する上で有効である。なお、本実施形態では、気流誘導面２９、気流誘導ガイド３０および突状部２８を本体ユニット１６と一体的に形成しているため、当該換気装置１０の製造工程を簡易化することができる。

次に、図９，図１０を参照して、換気装置１０における熱交換素子１７の着脱方法およびメンテナンスなどについて説明する。図９は図１に示す換気装置の一部分解斜視図、図１０は図１に示す換気装置の一部分解断面図である。

メンテナンスや部品交換などを目的として熱交換素子１７を取り出したい場合は、図９に示すような手順で行う。即ち、換気装置１０の本体ケーシング１５底面にあるネジ２４ａを緩めて蓋２４を離脱させると、開口部１５ａ（図５参照。）が現れるので、開口部１５ａから２枚の遮蔽板３２を取り出せば、同様に開口部１５ａを通して熱交換素子１７を取り出すことができる。また、熱交換素子１７を取り付ける場合は、前述と逆の手順をとればよい。従って、熱交換素子１７の着脱作業は容易である。

一方、本体ケーシング１５内に配置されている給気ファンユニット１１を取り出したい場合は、図１０に示すような手順で行う。まず、図１で示したように、本体ケーシング１５の底面にある複数のネジ１５ｃを緩めると、蓋２４とともに補助底板１５ｂが離脱可能となり、これによって、本体ケーシング１５の底面中央部分に、開口部１５ａよりも開口面積の広い開口部１５ｄが現れる。従って、前述と同様、開口部１５ｄから２枚の遮蔽板および熱交換素子１７を取り出すことができる。

そして、熱交換素子１７の取り出しが終わった後、ファンケーシング部１３を構成する着脱可能な分割体１３ｄを収納部２７方向へ移動させて開口部１５ｄから取り出せば、この後、給気ファンユニット１１を開口部１５ｄに臨む位置までスライド移動させ、開口部１５ｄを通して取り出すことができる。同様に、ファンケーシング部１４を構成する着脱可能な分割体１４ｄを収納部２７方向へ移動させて開口部１５ａから取り出せば、排気ファンユニット１２を開口部１５ｄに臨む位置までスライド移動させて取り出すことができる。

このように、本体ケーシング１５底面の複数のネジ１５ｃを緩め、補助底板１５ｂを取り外して開口部１５ｄを開放すれば、開口部１５ｄを通して、熱交換素子１７だけでなく給気ファンユニット１１，排気ファンユニット１２を取り出し可能となるため、これらの給気ファンユニット１１，排気ファンユニット１２を構成する遠心ファン１１ａ，１２ａやモータ１１ｂ，１２ｂなどが故障したり、メンテナンスが必要となったりしたときの分解作業が容易であり、メンテナンス性に優れている。

本発明の換気装置は、建築物に配備される空調設備あるいは換気設備などの一部として広く利用することができる。

本発明の実施の形態である換気装置を下面側から見た状態で示す斜視図である。 図１に示す換気装置の側面図である。 図１に示す換気装置の底面図である。 図１に示す換気装置から本体ケーシング底面部分および遠心ファンなどを取り外した状態を示す図である。 図３のＡ−Ａ線における断面図である。 図２のＢ−Ｂ線における一部省略断面図である。 図４に示す本体ユニットの一部切欠斜視図である。 図５の一部拡大図である。 図１に示す換気装置の一部分解斜視図である。 図１に示す換気装置の一部分解断面図である。

符号の説明

１０ 換気装置
１１ 給気ファンユニット（遠心ファンユニット）
１２ 排気ファンユニット（遠心ファンユニット）
１１ａ，１２ａ 遠心ファン
１１ｂ，１２ｂ モータ
１１ｃ，１２ｃ 回転軸
１３，１４ ファンケーシング部
１３ａ，１４ａ 吸込流路
１３ｂ，１４ｂ 吸込口
１３ｃ，１４ｃ 排出流路
１３ｄ，１４ｄ 分割体
１５ 本体ケーシング
１５ａ，１５ｄ 開口部
１５ｂ 補助底板
１５ｃ，２４ａ ネジ
１６ 本体ユニット
１７ 熱交換素子
１８ 室内側吐出口
１９ 室内側吸込口
２０ 室外側吐出口
２１ 室外側吸込口
２２ 吊り金具
２３ フック部
２４ 蓋
２５ 給気流路
２６ 排気流路
２７ 収納部
２８ 突状部
２８ａ 凸面部
２８ｂ 平面部
２９ 気流誘導面
３０ 気流誘導ガイド
３２ 遮蔽板

Claims (9)

1. 遠心ファンを内蔵するファンケーシング部に開設された吸込口に連通し、前記遠心ファンの回転軸と交差する方向から空気流を吸い込む吸込流路を備えた換気装置において、前記吸込流路内面の少なくとも前記吸込口と対向する部分に、当該吸込口に向かって突出した突状部を設けたことを特徴とする換気装置。
2. 前記吸込流路内面の前記吸込口と対向する部分に、前記吸込口に向かって傾斜した気流誘導面を設けた請求項１記載の換気装置。
3. 前記吸込口に臨む領域に空気流を集合させるための気流誘導ガイドを前記吸込流路に設けた請求項１または２記載の換気装置。
4. 前記突状部において前記吸込口の対向部分に向かって流入する空気流が当接する領域の少なくとも一部に凸面部を設けた請求項１〜３のいずれかに記載の換気装置。
5. 前記吸込口から見た前記突状部の形状を楕円形、円形、多角形、半月形、三日月形、湾曲した板形状のいずれかとした請求項１〜４のいずれかに記載の換気装置。
6. 前記突状部の形状を基端部から先端部に向かって先細り形状とした請求項５記載の換気装置。
7. 前記吸込口から見た前記気流誘導ガイドの形状を、前記吸込流路の上流から下流に向かって滑らかに縮幅する曲線形状とした請求項３〜６のいずれかに記載の換気装置。
8. 前記気流誘導面、前記気流誘導ガイドの少なくとも一方と前記突状部とを一体的に形成した請求項１〜７のいずれかに記載の換気装置。
9. 前記ファンケーシング部の一部を着脱可能な分割体で形成し、前記分割体を離脱させると開口する遠心ファン取出口を設けた請求項１〜８のいずれかに記載の換気装置。

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