JP2013134041A - 熱交換換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本体サイズを大きくすることなく、部品間の空気漏れを少なくし、且つ、製品コストを抑えた熱交換換気装置を得る。
【解決手段】熱交換器１８、排気送風機２２及び給気送風機２６が実装された箱状の本体１とを備え、排気風路４４及び給気風路４５の曲りが極力少なくなる構成とする。本体１は、熱交換器ボックス２８を収納する。熱交換器ボックス２８は、熱交換器１８を収納した熱交換器収納部２８ａと、排気送風機２２を収納し、排気ファンケーシングオリフィス３０から排気ファンケーシング出口３１までの風路が形成された排気ファンケーシング２１と、給気除塵フィルター収納部４７とを備え、排気側風路の大部分及び給気側風路の一部が形成されるとともに、一体部品からなるものであり、部品点数、シール箇所の削減を図る。
【選択図】図１

Description

本発明は、給気と排気とを同時に行いながら、給気と排気との間で熱交換を行う換気装置に関し、特に、機器本体にダクトなどを介さずに直接室内から空気を取り入れて、ダクトを通して屋外へ排気し、屋外からダクトを通して機器本体に取り込まれた空気をダクトを通して室内へ供給する熱交換換気装置に関する。

従来、住宅全体をバランスよく換気するために、室内空気を屋外へ排気するための排気風路と、屋外空気を室内に供給するための給気風路とを備え、排気と給気との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換換気装置を天井裏に設置することが行われている。このような熱交換換気装置の中には、ダクト配管工事の簡略化、点検口を設けることへの抵抗などから、機器本体にダクトなどを介さずに直接室内からの空気を取り入れて、ダクトを通して屋外へ排気し、屋外からダクトを通して機器本体に取り込まれた空気をダクトを通して室内へ供給する熱交換換気装置がある。

一般的に、本体外形が小型であること、安価であること、点検口を必要としないことが要求される住宅向けの天井カセット型の熱交換換気装置においては、設置スペースの制約から機器本体の外形を小さくすることを目的に、両軸のモータを使用して、給気側及び排気側の送風機を運転させるものが多くなっている。

例えば、特許文献１のように、給気側の送風機と排気側の送風機とが一つのモータで駆動されるものがあり、給気側の送風機が熱交換機の上流側に、排気側の送風機が熱交換機の下流側に配置された熱交換換気装置がある。

特許第４４５６３２６号公報

特許文献１のような配置の熱交換換気装置においては、給気側風路の熱交換器手前の空間が正圧状態となる一方で、排気側風路の熱交換器の手前が負圧状態となり、両空間の相対的な圧力差が大きくなる。このために、給気側風路から排気側風路への空気漏れに繋がりやすく、熱交換器周辺にシールのための部品が多く必要となる。

また、熱交換換気装置においては、本体内部に熱交換器を備えていることに加え、屋外からの空気の取り入れ及び室内への給気と室内からの排気とをダクトを通して行うために、一般的なダクト換気扇よりも機内圧損と機外圧損が非常に高い状態で運転される。このため、熱交換器周りの各空間の相対的な圧力差が大きくなる。特に、熱交換器を収納する部分の気密性の確保が難しく、熱交換器を収納する部品間や熱交換器との間に隙間が発生し、隙間をシールするための部品が特に多くなる、という問題点がある。

また、給気フィルターを収納する部分においても、給気フィルター周りに隙間が発生し埃の周り込みや虫の侵入を防ぐために、さらにシール部品が多くなり高コスト構造となっている、という問題点がある。

また、本体の外形寸法の制約から、給気側の送風機ファンケーシングの吹出口から熱交換器までの距離があまり取れないために、熱交換器に流れ込む風の分布に偏りが発生し、吹出口から直接風が当たる箇所を通過する風量が多く、それ以外の場所を通過する風量が少なくなる。これにより、給気と排気との熱交換量が小さくなってしまう、という問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来の天井カセット型の熱交換換気装置と比べて本体サイズを大きくすることなく、部品点数を極力減らすことで部品間の空気漏れを少なくし、且つ最小限のシール材の使用で確実に空気漏れをなくすことで、製品コストを抑えた熱交換換気装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る熱交換換気装置は、天井裏に設置され、室内から取り込んだ室内空気と室外から取り込んだ室外空気との間で熱交換を行って、熱交換後の前記室内空気を室外へ排出し、熱交換後の前記室外空気を室内へ供給する熱交換換気装置であって、前記室内空気と前記室外空気との間の熱交換を行う熱交換器と、前記室内空気を室内から取り込んで前記熱交換後に前記室外へ排出する排気の気流を発生させる排気送風機と、前記室外空気を室外から取り込んで前記熱交換後に前記室内へ供給する給気の気流を発生させる給気送風機と、前記熱交換器、前記排気送風機及び前記給気送風機が実装され、前記熱交換器の直下に設けられた室内空気取入口と、前記排気送風機の下流側に隣接して設けられ、前記排気を前記室外へ導く排気ダクトが接続される排気ダクト接続口とを有し、前記熱交換器の直上に前記排気送風機が配置され、前記室内空気取入口から取り込んだ前記室内空気が前記熱交換器を鉛直上向きに通過して前記排気送風機を経て前記排気ダクト接続口へ達する前記排気の風路が内部に形成された箱状の本体とを備え、前記本体は、熱交換器ボックスを収納し、前記熱交換器ボックスは、下部側に形成され、前記熱交換器を収納した熱交換器収納部と、上部側に形成され、前記排気送風機を収納し、空気を吸い込むための排気ファンケーシングオリフィスから前記排気ファンケーシング出口までの風路が形成された排気ファンケーシングと、前記熱交換器の上流側に隣接して形成された給気除塵フィルター収納部とを備え、排気側風路の大部分及び給気側風路の一部が形成されるとともに、一体部品からなるものである。

本発明によれば、上記の構成を採用したことにより、従来のものと比べて本体サイズを大きくすることなく、各風路間の空気漏れをシールすることが可能であり、フィルター周りの埃や虫の回り込みを防止でき、かつ部品数、シール貼り付け箇所を少なくすることで安価な熱交換換気装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の構成を示す断面図である。 図１の熱交換換気装置の屋外側の側面図である。 図１の熱交換換気装置の室内側の側面図である。 図１の熱交換換気装置の下面図である。 図１の給気風路ボックスに設けられた副還気風路を示す図である。 図１の熱交換器ボックスを熱交換器収納部側から見た図である。 図１の熱交換器ボックスを排気ファンケーシング側から見た図である。 図１の熱交換器ボックスの縦断面図である。 図１の熱交換器ボックスの横断面図である。 従来の天井カセット型の熱交換換気装置の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る熱交換換気装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、この実施の形態により限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更され得るものである。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る熱交換換気装置の構成を示す断面図である。図２は、図１の熱交換換気装置の屋外側の側面図である。図３は、図１の熱交換換気装置の室内側の側面図である。図４は、図１の熱交換換気装置の下面図である。

図１乃至図３に示されるように、熱交換換気装置は、箱状の本体１を備えている。本体１は、建物の天井面２の裏に設置されており、意匠パネル３のみが室内に露出している状態が正常な設置状態である。

図２及び図４に示されるように、本体１は、屋外側の側面に排気ダクト接続口８及び給気ダクト接続口９が設けられている。排気ダクト接続口８に排気ダクト１０を、給気ダクト接続口９に給気ダクト１１をそれぞれ接続し、排気ダクト１０を介して建物の外壁（図示せず）から屋外への排気を行い、給気ダクト１１を介して室内への空気の供給を行う。また、図３及び図４に示されるように、本体１は、室内側の側面に、室内へ空気を供給するための室内給気ダクト接続口１３が設けられており、室内給気ダクト接続口１３に室内給気ダクト１４を接続し、屋外から取り入れられた新鮮な空気は、室内給気ダクト接続口１３に接続された室内給気ダクト１４を通して居室空間へ供給される。

また、本体１の室内給気ダクト接続口１３が設けられた室内側の側面には、熱交換器１８を通らずに局所的に排気を行うための副還気ダクト接続口３３が設けられている。この副還気ダクト接続口３３により、本体１の下面にある意匠パネル３に設けられた意匠パネル開口３５以外からも室内空気を本体１へ取り込むことが可能になっている。

室内給気ダクト接続口１３及び副還気ダクト接続口３３は、使用しない場合には図４に示されるようにキャップを使用してシールすることで、風の流出や流入を防ぐことができるようになっている。

本体１の内部には、図１に示されるように、排気駆動モータ１９及び排気ファン２０から構成される排気送風機２２と、給気駆動モータ２３及び給気ファン２４から構成される給気送風機２６と、排気と給気との間で熱交換を行うための熱交換器１８とが設けられている。排気送風機２２は、熱交換器ボックス２８（詳細は図７参照）に形成された排気ファンケーシング２１に収納されており、給気送風機２６は給気ファンケーシング２５に収納されている。排気駆動モータ１９は、本体１の外郭を形成する外郭板金６に対してモータ駆動軸が下を向いた状態で取り付けられている。熱交換器１８は熱交換器ボックス２８の熱交換器収納部２８ａ（図６参照）に収納されている。

次に、排気風路について図１で説明する。室内空気は、排気風路４４のように屋外へ排出される。排気は本体１の下面に設けられた意匠パネル３の一部である意匠パネル開口３５に設けられた排気除塵フィルター３７を通った後に、本体１の下面のアンダープレート４１に設けられたアンダープレート開口４２によって本体１の内部に吸い込まれる。本体１の内部に吸い込まれた排気は、熱交換器ボックス２８によって保持された熱交換器１８へ吸い込まれて給気との間で熱交換が行われ、熱交換器１８を鉛直上向きに通過した直後に、その上方に配置された排気送風機２２に吸い込まれ、その下流側に隣接して設けられた排気ダクト接続口８方向へ吐き出されて、屋外へ排出される。

給気経路について図１で説明する。屋外空気は、給気風路４５のように室内へ供給される。屋外の新鮮空気は、屋外から給気ダクト１１と給気ダクト接続口９とを経て本体１に取り込まれる。本体１に取り込まれた屋外空気は、給気虫取りフィルター３８及び給気除塵フィルター３９にて除塵が行われた後に、熱交換器１８へ入って排気との間で熱交換が行われてから給気風路ボックス２７内へ入り、給気ファンケーシング２５に保持されている給気送風機２６内に吸入されて、室内給気ダクト接続口１３、室内給気ダクト１４へ送り込まれる。このように、給気ファンケーシング２５から直ぐに室内給気ダクト接続口１３に繋がっているため、機内圧損は小さく抑えられている。給気風路４５は、屋外空気が各部屋に供給されるように天井面に沿った形で風路が構成されている。

図５は、給気風路ボックス２７に設けられた副還気風路４６を示す図である。
給気風路ボックス２７に設けられた副還気ダクト接続口３３から取り込まれた排気は、給気とは反対方向に流れ、給気風路ボックス２７と熱交換器ボックス２８との合わせ部分を経て熱交換器ボックス２８内に入り、熱交換器１８を通らずに、熱交換器ボックス２８の排気ファンケーシング２１に収納されている排気送風機２２に吸い込まれて屋外へ排気される構造となっている。

図６は、熱交換器ボックス２８を熱交換器収納部２８ａ側から見た図である。図７は、熱交換器ボックス２８を排気ファンケーシング２１側から見た図である。
熱交換器ボックス２８は、排気側風路の大部分（主要部分）と給気側風路の一部とを形成するように、発泡プラスチック（例えば発泡スチロール）で形成されていて、その下部側には熱交換器１８を収納するための熱交換器収納部２８ａが形成されている。熱交換器収納部２８ａは熱交換器１８を保持する熱交換器保持枠２９を備えている。また、熱交換器ボックス２８は、その上部側には排気送風機２２を収納するための排気ファンケーシング２１が形成されている。そして、排気ファンケーシング２１には、空気を吸い込むための円形の排気ファンケーシングオリフィス３０と、排気ファンケーシング出口３１とが形成され、排気ファンケーシングオリフィス３０から排気ファンケーシング出口３１までの風路としても機能するように構成されている。そして、熱交換器ボックス２８は、発泡プラスチックにより一体部品となっており、熱交換器１８の投影面に排気ファン２０が位置する構造となっている。熱交換器ボックス２８をこのような構造にすることにより、風路の長さを短くするととともに、風路の折り曲げ回数を減らすことができ、機内での圧力損失を低減させることができる。

また、熱交換器ボックス２８には、副還気ダクト接続口３３から取り込まれた排気を排気ファンケーシングオリフィス３０に導くための副還気取入口４８が設けられており、熱交換器１８を通らずに排気することが可能な構成となっている。熱交換器ボックス２８をこのような構造とすることにより、パッキン等の部品を増やすことなく給気側の風路へ風を漏らさず確実に排気することができる。

さらに、熱交換器ボックス２８の熱交換器１８を収納する熱交換器収納部２８ａには、風が流れない面の気密を確保するコの字状の熱交換器気密面４９が両サイドに設けられている。この熱交換器気密面４９は、本来金型成型上必要となってくる抜き勾配をつけずに成形されている。抜き勾配をつけてしまうと、熱交換器１８を収納したとき、排気ファンケーシング２１側は隙間がなくても意匠パネル３側には隙間ができてしまい厚いパッキン等が必要になる。厚いパッキンを貼りつけた場合、コストアップになるだけでなく、熱交換器１８を収納する際、収納すること自体が困難になったり、貼付けたパッキンが剥がれてくる可能性が生じる。熱交換器ボックス２８の熱交換器収納部２８ａをこのような構造とすることにより、コストアップとならず組立性も悪化することなく、熱交換器１８との気密を確実に確保することができる。

図８及び図９は、熱交換器ボックス２８の縦断面図及び横断面図である。
熱交換器ボックス２８は、熱交換器１８（熱交換器収納部２８ａ）の上流側に給気除塵フィルター収納部４７を備えている。この給気除塵フィルター収納部４７は、その内壁に複数の溝が設けられており、給気虫取りフィルター３８、給気除塵フィルター３９を装着した状態で、虫や埃の周り込みを防止するラビリンス構造となっている。熱交換器ボックス２８の給気除塵フィルター収納部４７をこのような構造とすることにより、パッキンの使用を最小限にとどめコストアップを抑制しつつ、虫や埃の周り込みを防止することができる。

また、熱交換器ボックス２８の排気ファンケーシングオリフィス３０の下側には、熱交換器１８を通過した後の空気を排気ファンケーシングオリフィス３０にスムースに導くために、断面斜め形状の排気ファンケーシングオリフィスガイド５０（本発明のガイドに相当する）が設けられている。熱交換器ボックス２８に排気ファンケーシングオリフィスガイド５０を設けたことにより、風の流れを滑らかにし、乱流を防ぐことで内部圧損を低減し、騒音・消費電力を低減することができる。

熱交換器ボックス２８は、上記のように、主として給気フィルター収納部４７、熱交換器保持枠２９、及び排気ファンケーシング２１から構成されているが、図９の熱交換器ボックス２８の横断面図に示されるように、これらの主要部分である給気虫取りフィルター３８、給気除塵フィルター３９、熱交換器１８、排気ファンケーシングオリフィス３０の中心がほぼ一致している構成となっている。熱交換器ボックス２８をこのような構成とすることで、排気風路４４、給気風路４５共に風路の曲りを少なくし内部の圧損を低減し、騒音・消費電力を低減することができる。

次に、上記の本実施の形態との比較のために、従来の天井カセット型の熱交換換気装置について説明する。
図１０は、従来の天井カセット型の熱交換換気装置の構成図である。
この熱交換換気装置は、給気側送風機５１と排気側送風機５２とで両軸モータ５３を共用しており、給気側送風機５１が熱交換器５４の上流に、排気側送風機５２が熱交換器５４の下流に設置されている。給気側の経路は、本体側面の外気取入口５５から外気取入ダクト５６を介して本体に給気を取り入れ、給気側送風機５１によって押し出され、熱交換器５４を通過した後に、本体側面の室内給気ダクト接続口５７に接続された室内給気ダクト５８に送風される。排気風路は、本体下面の意匠パネル５９に設けられた吸込口から排気を取り入れて、熱交換器５４を斜め上向きに通過し、排気側送風機５２によって押し出され、本体側面の排気ダクト接続口６０に取り付けられた排気ダクト６１に送風される風路構造となっている。

このような従来の熱交換換気装置の風路構成においては、給気側の熱交換器の手前が正圧状態になるのに対して、排気側の熱交換器の前後は負圧状態となり、相対圧力差が大きくなることで熱交換器の周辺での漏れが大きくなる可能性があり、また、給気側送風機から熱交換器に吹き付ける風の風速分布の偏りが大きくなる可能性があり、熱交換効率の低下を招く原因となる。しかし、これらの問題点については、本実施の形態の上記の説明から明らかなように、本実施の形態においては解決されている。

以上のように本実施の形態によれば、従来の熱交換換気装置の問題点が解決されており、給気側と排気側との相対圧力差が大きくなることが避けられており、シールするための部品が最小限にとどめられ、各風路間の空気漏れを確実にシールすることが可能である。さらにフィルター周りの埃や虫の回り込みを防止することができ、部品数が少なく、シール貼り付け箇所も少なくすることができるため、安価な熱交換換気装置を提供することができる。また、シンプルな風路構成とすることで内部圧損が少なく、かつ熱交換器を有効に使用することで、熱交換量を最大限効率良く使用することができる。

１ 本体、２ 天井面、３ 意匠パネル、４ 天吊金具、６ 外郭板金、７ 野縁取り付けフランジ、８ 排気ダクト接続口、９ 給気ダクト接続口、１０ 排気ダクト、１１ 給気ダクト、１３ 室内給気ダクト接続口、１４ 室内給気ダクト、１８ 熱交換器、１９ 排気駆動モータ、２０ 排気ファン、２１ 排気ファンケーシング、２２ 排気送風機、２３ 給気駆動モータ、２４ 給気ファン、２５ 給気ファンケーシング、２６ 給気送風機、２７ 給気風路ボックス、２８ 熱交換器ボックス、２８ａ 熱交換器収納部、２９ 熱交換器保持枠、３０ 排気ファンケーシングオリフィス、３１ 排気ファンケーシング出口、３２ モータベース、３３ 副還気ダクト接続口、３５ 意匠パネル開口、３７ 排気除塵フィルター、３８ 給気虫取りフィルター、３９ 給気除塵フィルター、４０ 給気フィルターアクセス板、４１ アンダープレート、４２ アンダープレート開口、４３ 副還気ダクト、４４ 排気風路、４５ 給気風路、４６ 副還気風路、４７ 給気除塵フィルター収納部、４８ 副還気取入口、４９ 熱交換器気密面、５０ 排気ファンケーシングオリフィスガイド。

Claims (6)

1. 天井裏に設置され、室内から取り込んだ室内空気と室外から取り込んだ室外空気との間で熱交換を行って、熱交換後の前記室内空気を室外へ排出し、熱交換後の前記室外空気を室内へ供給する熱交換換気装置であって、
   前記室内空気と前記室外空気との間の熱交換を行う熱交換器と、
   前記室内空気を室内から取り込んで前記熱交換後に前記室外へ排出する排気の気流を発生させる排気送風機と、
   前記室外空気を室外から取り込んで前記熱交換後に前記室内へ供給する給気の気流を発生させる給気送風機と、
   前記熱交換器、前記排気送風機及び前記給気送風機が実装され、
   前記熱交換器の直下に設けられた室内空気取入口と、前記排気送風機の下流側に隣接して設けられ、前記排気を前記室外へ導く排気ダクトが接続される排気ダクト接続口とを有し、
   前記熱交換器の直上に前記排気送風機が配置され、前記室内空気取入口から取り込んだ前記室内空気が前記熱交換器を鉛直上向きに通過して前記排気送風機を経て前記排気ダクト接続口へ達する前記排気の風路が内部に形成された箱状の本体と、
   を備え、
   前記本体は、熱交換器ボックスを収納し、
   前記熱交換器ボックスは、
   下部側に形成され、前記熱交換器を収納した熱交換器収納部と、
   上部側に形成され、前記排気送風機を収納し、空気を吸い込むための排気ファンケーシングオリフィスから前記排気ファンケーシング出口までの風路が形成された排気ファンケーシングと、
   前記熱交換器の上流側に隣接して形成された給気除塵フィルター収納部と、
   を備え、
   排気側風路の大部分及び給気側風路の一部が形成されるとともに、一体部品からなることを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記熱交換器ボックスに、前記熱交換器を通らずに局所的に排気を行うための副還気風路を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記熱交換器ボックスの熱交換器収納部に、当該熱交換器ボックスと前記熱交換器との気密を確保する抜き勾配のない熱交換器気密面が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換換気装置。
4. 前記熱交換器ボックスの給気除塵フィルター収納部は、その内壁に複数の溝が形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換換気装置。
5. 前記給気除塵フィルター収納部に納まる給気除塵フィルターの中心と、前記熱交換器の中心と、前記排気ファンケーシングオリフィスの中心とがほぼ一致する構造としたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の熱交換換気装置。
6. 前記熱交換器ボックスには、前記排気ファンケーシングオリフィスの上部に風を導くための断面斜め形状のガイドが形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の熱交換換気装置。

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