JP2008506919A - ロータリー式熱回収換気装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、相互に交換される流入空気と排出空気との間で熱交換が行われる換気装置に関し、このような装置は、その内部において、吸入ダクトと排出ダクトとを有する本体と、熱を移動させるために前記本体の吸入ダクトと排出ダクトの内部空間を貫通しながら主軸を中心として回転する、複数の通孔が形成された複数の伝熱板と、前記吸入ダクト及び排出ダクトの一側面に装着されて空気を送風及び配風する１対の送風ファンと、前記主軸を回転させるモーターとを有して構成される。このような発明により、室内換気時に排出空気から回収される熱を流入空気に伝達すると同時に、通過される空気の各種の異物を濾過することによって、エネルギ損失なく加温及び冷房時に新鮮な空気の循環を行うことができるという効果がある。

Description

本発明は、内側の空気と外側の空気とを循環させる換気装置に関するものであって、より詳細には、換気時に室内から排出される空気から回収される熱を、室内に流入する空気に伝達して再供給することによって、エネルギ損失なく、暖房や冷房の時に新鮮な空気の循環を行なうことができるロータリー式熱回収換気装置に関する。

単に、ダクト上に送風ファンを設置し、室内の空気を外部に排出させ、室外の空気を室内に流入させる構造を有する一般的な換気装置の場合に、室内で加熱及び冷却された空気が、そのまま外部に排出されてしまい、エネルギ損失が増大し、結果的に、熱効率が低下するという問題点があった。

このような問題点を解決するために、種々の熱回収型換気装置が提案されている。このような装置には、大きく分けてロータリー（Rotary）型、ヒートパイプ（Heat pipe）型、プレート（Plate）型がある。ヒートパイプ型は、フレオンのような冷媒を使うので、ビルのような大規模施設には適しているが、設置、維持及び補修に伴うコスト負担が大きい。また、プレート型は、空調機に内蔵可能な構造を有するが、内部に多数配置された冷却フィンを掃除し性能を維持するための管理が極めて面倒である。そして、ロータリー型は、相対的に処理容量が小さいものの構造が簡単であることから、家庭、事務室だけでなく、畜舎、温室、キノコ栽培施設、ミミズ飼育所などの小規模な用途にも適している。

しかしながら、住居用、産業用など用途を問わず、単に目で確認できる廃熱を回収するだけでなく、季節ごとに行う加温、冷房、脱湿機能とともに、外部からの様々な危険物質を濾過し、清浄な室内空気を維持するように換気する機能を備えることが、これからの熱回収型換気装置に求められる重要な課題である。

そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、室内換気時に排出空気から回収される熱を流入空気に伝達すると同時に、通過される空気から各種異物を濾過するによって、エネルギ損失なく暖房や冷房時に、新鮮な空気の循環を行うことができるロータリー式熱回収換気装置を提供することにある。

本発明は、相互に交換される流入空気と排出空気との間で熱交換が行われる換気装置に関し、このような装置は、その内部において、吸入ダクトと排出ダクトとを有する本体と、熱を移動させるために前記本体の吸入ダクトと排出ダクトの内部空間を貫通しながら主軸を中心として回転する、複数の通孔が形成された複数の伝熱板と、前記吸入ダクト及び排出ダクトの一側面に設置されて空気を送風及び配風する１対の送風ファンと、前記主軸を回転させるモーターとを有して構成される。このような発明により、室内換気時に排出空気から回収される熱を流入空気に伝達すると同時に、通過される空気の各種異物を濾過することによって、エネルギ損失なく加温及び冷房時に新鮮な空気の循環を行うことができる。

このように、本発明によれば、室内換気時に排出空気から回収される熱を流入空気に伝達すると同時に、通過される空気から各種異物を濾過することによって、エネルギ損失なく暖房や冷房時に新鮮な空気の循環を行うことができるという効果がある。

尚、本発明によるロータリー式熱回収換気装置の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の多様な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属するものである。

相互に交換される流入空気と排出空気との間で熱交換が行われるロータリー型熱回収換気装置は、その内部において、吸入ダクトと排出ダクトとを有する本体と、熱を移動させるために前記本体の吸入ダクトと排出ダクトの内部空間を貫通しながら主軸を中心として回転する、複数の通孔が形成された複数の伝熱板と、前記吸入ダクト及び排出ダクトの一側面に装着されて空気を送風及び配風する１対の送風ファンと、前記主軸を回転させるモーターとを有して構成されることを特徴とする。

本発明において、前記本体は、中空部が形成される円筒形状を有しており、平板状の隔離板によって前記中空部が２等分されて前記吸入ダクトと排出ダクトを形成し、前記隔離板には、前記伝熱板が貫通できるような複数の切開溝が形成されたことを特徴とする。

そして、前記本体は、上下に２分割されてフランジで結合されており、前記切開溝には、前記伝熱板が挿入された状態で気体の流れが遮断される封止体がさらに形成されることを特徴とする。

本発明の他の一特徴によれば、前記本体は、結合ボルトが貫通できるようにボルト孔が一定の距離を置いて離隔して形成されるリンク形状のリングフレームと、主軸が貫通される軸孔が中心部に形成され、前記リングフレームの直径方向に形成されるパーティションフレームが一体に成形された分割部材とが複数連結されて円筒形状となっていることを特徴とする。

本発明において、複数の前記分割部材は、前記ボルト孔に取り付けられる結合ボルトにより結合され、前記分割部材と分割部材との間には伝熱板３０が設置されており、前記伝熱板は、前記軸孔に設置される主軸により回転されることを特徴とする。

また、前記分割部材のリングフレームの端部の一側面には突き出し段が形成され、他側面にはリセス段が形成されており、連結される前記分割部材は、前記突き出し段及びリセス段により互いに密着して結合されることを特徴とする。

以下に、添付図を参照して本発明による好適な実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例による装置の全体斜視図であり、図２は主要部を概略的に示した構成図である。

本発明は、相互に交換される流入空気と排出空気との間で熱交換が行なわれる換気装置に関するものである。特に、ロータリー（Rotary）型、ヒートパイプ（Heat pipe）型、プレート（Plate）型の中で家庭、事務室、畜舍、温室、キノコ栽培施設、ミミズ飼育所などに適したロータリー型について説明する。

本発明によれば、吸入ダクト１１と排出ダクト１２とを備える本体１０を有する。前記本体１０は、後述するように、内部に回転体を収容することから円筒形状に形成するが、断熱性に優れた合成樹脂を使用したり、または金属素材の外面を断熱処理することが望ましい。吸入ダクト１１と排出ダクト１２は、室内に収容されるように、本体１０の同一面に並んで設置されている。

図３を参照すれば、本発明の前記本体１０は、上下に２分割されてフランジ１０ａで結合される。前記本体１０は、焼成加工により半円断面の形状に形成すると同時に、両側にフランジ１０ａが折れ曲がって延長するようにする。上下に区分されている前記本体１０は、フランジ１０ａを用いてボルトで結合されており、図示されていないが、結合面には気密のためにパッキングを介在させることもできる。

また、本発明によれば、前記本体１０の内部空間を上下に区分するように隔離板２０が設置される。前記隔離板２０は、本体１０の中間にフランジ１０ａの間に水平に設置され、これにより、前記本体１０の上側に流入空間、下側に排出空間が独立した空間を形成するようになっている。図３において、前記隔離板２０は、中間に曲面部２０ａが形成されるが、これは後述する主軸３５が干渉されることなく通過し、回転するようにするためである。前記本体１０と比較するとき、前記隔離板２０は機械的な強度よりも熱伝導性がさらに要求される。

また、本発明によれば、前記本体１０の上下の内部空間を連通して回転するように、前記主軸３５上に多孔の伝熱板３０が一定の間隙を置いて設置される。前記主軸３５は、前記本体１０の両端においてベアリング１８によって回転可能に支持され、モーター１５の駆動力を受けるために本体１０の前方に延長される。前記主軸３５上に結合される前記伝熱板３０は、基本的に熱伝導性が良いことが要求されるが、精密な形状公差（平面図など）で成形され、前記主軸３５上に揺れ動くことがないように結合されなければならない。

図５において、同一の大きさの複数の通孔３０ａが伝熱板３０の全体面積に均一に形成される。一つの伝熱板３０に形成された通孔３０ａ全体を合わせた流路断面積は、吸入ダクト１１及び排出ダクト１２を合わせた流路断面積よりも大きくすることが望ましい。前記伝熱板３０の中心には、主軸３５とキーで結合するための軸溝３０ｂが形成される。このような前記伝熱板３０は、いずれも同じ素材を使用することが良いが、互いに異なる２つ以上の素材で成形して交互に配置することも可能である。

また、本発明によれば、前記吸入ダクト１１及び排出ダクト１２に空気を流動させるように、前記主軸３５に送風ファン１３がそれぞれ連結されて駆動される。前記本体１０の上側の空間において、吸入ダクト１１の反対側に一側の送風ファン１３が設置され、前記本体１０の下側の空間において、排出ダクト１２の反対側に他側の送風ファン１３が設置される。図示されていないが、送風ファン１３は、それぞれ空気流入口と空気排出口とを有している。このような前記送風ファン１３は、図１に示すように、ギア１６、１７を直列に配置する方法で主軸３５と連結されるので、主軸３５の回転によって両側の送風ファン１３が相互に反対方向に駆動されながら、吸入作用及び排出作用が同時に行なわれる。モーター１５と主軸３５は、ベルト、チェーンどの一般的な伝動手段を用いて連結することができる。

図６は、本発明による隔離板２０を分離して示した平面図と正面図である。

本発明の前記隔離板２０は、前記伝熱板３０が回転可能に貫通するように、切開溝２５ａが形成された隔離板２５を有している。伝熱板３０が隔離板２０を通過した状態で回転する際に、上下空間の間から空気が漏れるのを防止するために、隔離板２０に封止体２５が備えられる。前記封止体２５に形成される切開溝２５ａは、伝熱板３０の回転を拘束しないと同時に、気密性を維持できる寸法とする。前記封止体２５は、異物が吸着される前記伝熱板３０と摩擦が起こることもあるので、耐摩耗性が要求される。

このような作用において、モーター１５の駆動によって主軸３５が回転すると同時に、ギア１６、１７を介して両側の送風ファン１３が駆動されると、本体１０の上側の空間と下側の空間では、それぞれ空気の流入及び流出を起こす空気の流れが発生する。主軸３５とともに回転する伝熱板３０を通過する流入空気及び流出空気が、伝熱板３０に穿孔された多くの通孔３０ａを通過する時に、伝熱板３０に熱を伝達しながら連続的に熱を交換する。これによって、暖かい方の熱気を冷たい空気に伝達し、熱を保全しながら媒体である空気だけを交替する熱回収型換気装置の役割を果すようになる。

この時、流入及び排出される空気に含まれた異物は、伝熱板３０に形成された水膜に付着され、伝熱板３０の回転によって隔離板２０の封止体２５で拭かれる。異物が積層される封止体２５は周期的に掃除して異物を除去しなければならないが、たとえ異物が下方向に落下することがあっても、外部に排出されて室内に流入することはない。前記本体１０は、簡単に分離できるため、手入れが便利である（図２参照）
さらに、このような本発明の換気装置は、伝熱板３０の数量を増加させ、隔離板２０の設計を少し変更することによって、産業用として大容量化することも可能である。本体１０、隔離板２０、伝熱板３０の大きさが増しても、駆動装置の構成は等しいので、設置が簡単であり、かつ保持及び補修にかかる費用が安く、経済性にも優れている。

一方、図示されていないが、本体１０の内部に収集される水を排出するために、ドレーンコックを設置することも可能である。

本発明の他の実施例は、図７〜図１４を参照して詳細に説明する。図示されているように、第２実施例による換気装置において、本体１００の組み立て及び構成は上記の実施例と異なるが、その駆動は同様に行われる。

上記の一実施例では、前記本体１０は、上部と下部に分離され、フランジで結合されているが、第２実施例の本体１００は、分割部材１５０の結合によって組み立てられる。図１１と図１２に示されるような前記分割部材１５０は、リンク（Ring）形状のリングフレーム１６０と前記リングフレーム１６０の直径方向に形成されるパーティションフレーム１７０とが一体に形成されている。前記リングフレーム１６０には、結合ボルト１８０が貫通できるようにボルト孔１８５がリング上に複数個形成されており、前記パーティションフレーム１７０には、前記主軸１３５が貫通できるように軸孔１９５が形成されている。

また、前記分割部材１５０と分割部材１５０との間には、一実施例に示したような前記伝熱板１３０が挿入される。すなわち、前記本体１００は、図１４に示すように、前記分割部材１５０と前記伝熱板１３０が順次に結合ボルト１８０によって結合されて形成される。前記リングフレーム１６０の積層によって円筒形状の本体１００が形成され、前記パーティションフレーム１７０が互いに連結されることによって、前記本体１００内部の空間が２等分される。

前記伝熱板１３０の外径は、前記リングフレーム１６０の内径より小さく形成することによって、前記伝熱板１３０の回転が前記リングフレーム１６０に妨害されないようにする必要がある。

そして、互いに連結される前記分割部材１５０の前記リングフレーム１６０の端部には、図１２の拡大図のように、一側面には突き出し段１５１が形成されており、これに対応する他側面には前記突き出し段１５１に結合されるリセス段１５２が形成されている。このように、前記リングフレーム１６０に形成された前記突き出し段１５１とリセス段１５２によって、前記分割部材１５０は密着して結合されることができる。

前記伝熱板１３０の中心には軸孔１９５が形成されており、主軸１３５の回転によって前記伝熱板１３０も回転するようになる。また、図１０に示すように、前記伝熱板１３０にも複数の通孔１３０ａが形成されるようになる。

図１は本発明の一実施例による装置の主要部を概略的に示した全体斜視図。 図１に示すような装置の構成図。 図１に示すような本体の分離斜視図。 図１に示すような本体の側面図。 図１に示すような伝熱板の正面図。 図１に示すような隔離板を分離して示した平面図と正面図。 本発明の他の実施例による装置の主要部を概略的に示した全体斜視図。 図７に示すような装置の部分切断斜視図。 図７に示すような装置の切断斜視図。 図７に示すような伝熱板の斜視図。 分割部材を説明するための図。 分割部材を説明するための図。 図７に示すような装置の端面図及び主要部拡大図。 図７に示すような本体の分解斜視図。

符号の説明

１０、１００ 本体
１１、１１０ 吸入ダクト
１２、１２０ 排出ダクト
１３、１１３ 送風ファン
１５ モーター
２０ 隔離板
２５ 封止体
３０、１３０ 伝熱板
３５、１３５ 主軸
１５０ 分割部材
１６０ リングフレーム
１７０ パーティションフレーム、

Claims (8)

1. 相互に交換される流入空気と排出空気との間で熱交換が行われる換気装置であって、
   その内部において、吸入ダクトと排出ダクトとを備える本体と、
   熱を移動させるために、前記本体の吸入ダクトと排出ダクトの内部空間を貫通しながら主軸を中心として回転する、複数の通孔が形成された複数の伝熱板と、
   前記吸入ダクト及び排出ダクトの一側面に装着されて空気を送風及び配風する１対の送風ファンと、
   前記主軸を回転させるモーターとを有して構成されることを特徴とするロータリー式熱回収換気装置。
2. 前記本体は、中空部が形成される円筒形状を有し、平板形状の隔離板によって前記中空部が２等分されて前記吸入ダクトと排出ダクトとが形成されており、前記隔離板には、前記伝熱板が貫通できるように複数の切開溝が形成されたことを特徴とする請求項１に記載のロータリー式熱回収換気装置。
3. 前記本体は、上下に２分割されてフランジで結合されることを特徴とする請求項２に記載のロータリー式熱回収換気装置。
4. 前記切開溝には、前記伝熱板が挿入された状態で気体の流れを遮断する封止体がさらに形成されることを特徴とする請求項２に記載のロータリー式熱回収換気装置。
5. 前記本体は、結合ボルトが貫通できるようにボルト孔が一定の距離を置いて離隔して形成されるリンク形状のリングフレームと、主軸が貫通される軸孔が中心部に形成され、前記リングフレームの直径方向に形成されるパーティションフレームが一体に成形された分割部材とが、複数連結されて円筒形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のロータリー式熱回収換気装置。
6. 複数の前記分割部材は、前記ボルト孔に取り付けられる結合ボルトによって結合されることを特徴とする請求項５に記載のロータリー式熱回収換気装置。
7. 前記分割部材と分割部材との間には伝熱板が設置されており、前記伝熱板は、前記軸孔に設置される主軸によって回転されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のロータリー式熱回収換気装置。
8. 前記分割部材のリングフレームの端部の一側面には突き出し段が形成され、また他側面にはリセス段が形成されており、連結される前記分割部材は、前記突き出し段とリセス段によって互いに密着して結合されることを特徴とする請求項５または請求項６に記載のロータリー式熱回収換気装置。

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