JP2013245871A - 熱交換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層型で大型の熱交換素子を用いた熱交換気装置においては、熱交換素子を通過する風速が均一でなくなるため、熱交換効率が低くなるという課題がある。
【解決手段】熱交換素子８の排気風路において、排気風路の吸込面積がＲＡ吸込口４に近づくにつれて小さくなり、熱交換素子８の給気風路において、給気風路の吸込面積がＯＡ吸込口２に近づくにつれて小さくなることにより、熱交換素子８の吸込面に加わる圧力を均一とすることができ、熱交換素子８を通過する室外空気および室内空気の風速を均一にできるため、熱交換効率を向上させることの出来る熱交換気装置を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱交換素子を用いて室内の空気と室外の空気との間で熱交換を行うと同時に換気も行う熱交換気装置に関するものである。

従来、この種の換気装置として、熱交換素子を箱体の中心からずらし、傾けて配置するというものが知られている（例えば、特許文献１）。

以下、その換気装置について図６および図７を参照しながら説明する。

図６、図７に示すように、熱交換気装置１０１本体の側面に、室内側には、室内空気を吸込むＲＡ吸込口１０２と室外空気を室内に吹出すＳＡ吹出口１０３とを設けられている。一方、室外側には、室外空気を吸込むＯＡ吸込口１０４と室内空気を室外に吹出すＥＡ吹出口１０５が設けられている。ＲＡ吸込口１０２とＥＡ吹出口１０５の組、およびＳＡ吹出口１０３とＯＡ吸込口１０４の組が略直線上になるように設けられている。熱交換気装置１０１の内部には、ＯＡ吸込口１０４から吸込まれた空気をＳＡ吹出口１０３に導く給気風路１０６と、ＲＡ吸込口１０２から吸込まれた空気をＥＡ吹出口１０５に導く排気風路１０７が形成されている。そして、給気風路１０６と排気風路１０７が熱交換を行うための熱交換素子１０８と、熱交換素子１０８とＳＡ吹出口１０３との間の空間に給気送風機１０９と、熱交換素子１０８とＥＡ吹出口１０５との間の空間に排気送風機１１０とが設けられている。給気送風機１０９および排気送風機１１０の回転軸は、熱交換気装置１０１の底辺に対して垂直に取付けられている。熱交換素子１０８の積層方向は、熱交換気装置１０１の底辺に対して水平方向になるように熱交換素子１０８を配置する。そして、ＲＡ吸込口１０２とＯＡ吸込口１０４を結ぶ対角線寄りに傾斜されて配置され、かつ、熱交換気装置１０１の底辺に対して垂直方向において排気送風機１１０側に傾斜した状態で配置されている。このことにより、垂直方向において羽根車外形と熱交換素子１０８による高さの制限が解消されるので熱交換気装置本体の高さを薄くすることができる。さらに、水平方向において、熱交換素子１０８をＲＡ吸込口とＯＡ吸込口を結ぶ対角線寄りに傾斜して配置したことにより機体内の圧力損失を軽減する。

特開平６−１８０７０号公報

このような従来の熱交換気装置では、機体の圧力損失を軽減させるために、熱交換気装置に搭載する熱交換素子を傾けて配置し、室内空気、室外空気を熱交換素子の傾きに沿って流し、熱交換素子の吸込面全体で空気を受けようとしている。しかし、給気送風機または排気送風機を運転することにより、熱交換気装置側面に設けたＲＡ吸込口あるいはＯＡ吸込口から吸込まれる空気の多くが熱交換素子の風路を通過して排気送風機あるいは給気送風機に近い熱交換素子の吸込面より吸込まれることになる。従って、吸込口から遠い熱交換素子の吸込面を通過する空気の量が減少し、熱交換素子を通過する風速が均一でなくなるため、伝熱板を介して接触する室外空気と室内空気の体積が小さくなり、熱交換効率が低くなるという課題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、熱交換素子の近傍に送風機が設けられた熱交換気装置においても、熱交換効率を向上させることの出来る熱交換気装置を提供することを目的とする。

本発明の熱交換気装置は、上記目的を達成するために、
本体ケースに室外空気を取り込むためのＯＡ吸込口と、室外空気を室内へ流出するためのＳＡ吹出口と、室内空気を取込むためのＲＡ吸込口と、室内空気を室外へ流出するためのＥＡ吹出口を設け、前記本体ケース内に、前記ＯＡ吸込口からＳＡ吹出口に流れる給気風路と、前記ＲＡ吸込口からＥＡ吹出口に流れる排気風路と、前記給気風路と前記排気風路とを交差させて熱交換する熱交換素子と、前記給気風路に空気を流す給気送風機と、前記排気風路に空気を流す排気送風機を設け、前記ＯＡ吸込口と前記ＳＡ吹出口の組と、前記ＲＡ吸込口と前記ＥＡ吹出口の組がそれぞれ略直線上となるように配置し、前記熱交換素子は、複数の伝熱板を積層し、その伝熱板間に交互に前記給気風路と前記排気風路を通じて熱交換を行うものであって、前記熱交換素子の積層方向がＯＡ吸込口とＳＡ吹出口、あるいはＲＡ 吸込口とＥＡ吹出口を結ぶ直線に直交するように配置し、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された排気風路において、排気風路の吸込面積が前記ＲＡ吸込口に近づくにつれて小さくなり、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された給気風路において、給気風路の吸込面積が前記ＯＡ吸込口に近づくにつれて小さくなることにより、熱交換効率を向上させることが出来るとゆう効果のある熱交換気装置を提供することが出来る。

本発明によれば、本体ケースに室外空気を取り込むためのＯＡ吸込口と、室外空気を室内へ流出するためのＳＡ吹出口と、室内空気を取込むためのＲＡ吸込口と、室内空気を室外へ流出するためのＥＡ吹出口を設け、前記本体ケース内に、前記ＯＡ吸込口からＳＡ吹出口に流れる給気風路と、前記ＲＡ吸込口からＥＡ吹出口に流れる排気風路と、前記給気風路と前記排気風路とを交差させて熱交換する熱交換素子と、前記給気風路に空気を流す給気送風機と、前記排気風路に空気を流す排気送風機を設け、前記ＯＡ吸込口と前記ＳＡ吹出口の組と、前記ＲＡ吸込口と前記ＥＡ吹出口の組がそれぞれ略直線上となるように配置し、前記熱交換素子は、複数の伝熱板を積層し、その伝熱板間に交互に前記給気風路と前記排気風路を通じて熱交換を行うものであって、前記熱交換素子の積層方向がＯＡ吸込口とＳＡ吹出口、あるいはＲＡ 吸込口とＥＡ吹出口を結ぶ直線に直交するように配置し、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された排気風路において、排気風路の吸込面積が前記ＲＡ吸込口に近づくにつれて小さくなり、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された給気風路において、給気風路の吸込面積が前記ＯＡ吸込口に近づくにつれて小さくなることを特徴としたことにより、熱交換効率を向上させることが出来る。

本発明の実施の形態１の熱交換気装置の平面構成図 同熱交換装置の側面構成図 同熱交換気装置に搭載される熱交換素子の吸込面を表す平面図 同熱交換気装置の設置状態を表す側面図 同熱交換器装置に搭載される熱交換素子８を表す（ａ）側面図（ｂ）平面図 従来例の熱交換気装置の構成を示す平面図 同熱交換気装置の構成を示す側面図

本発明の請求項１記載の熱交換気装置は、本体ケースに室外空気を取り込むためのＯＡ吸込口と、室外空気を室内へ流出するためのＳＡ吹出口と、室内空気を取込むためのＲＡ吸込口と、室内空気を室外へ流出するためのＥＡ吹出口を設け、前記本体ケース内に、前記ＯＡ吸込口からＳＡ吹出口に流れる給気風路と、前記ＲＡ吸込口からＥＡ吹出口に流れる排気風路と、前記給気風路と前記排気風路とを交差させて熱交換する熱交換素子と、前記給気風路に空気を流す給気送風機と、前記排気風路に空気を流す排気送風機を設け、前記ＯＡ吸込口と前記ＳＡ吹出口の組と、前記ＲＡ吸込口と前記ＥＡ吹出口の組がそれぞれ略直線上となるように配置し、前記熱交換素子は、複数の伝熱板を積層し、その伝熱板間に交互に前記給気風路と前記排気風路を通じて熱交換を行うものであって、前記熱交換素子の積層方向がＯＡ吸込口とＳＡ吹出口、あるいはＲＡ 吸込口とＥＡ吹出口を結ぶ直線に直交するように配置し、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された排気風路において、排気風路の吸込面積が前記ＲＡ吸込口に近づくにつれて小さくなり、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された給気風路において、給気風路の吸込面積が前記ＯＡ吸込口に近づくにつれて小さくなることを特徴とした熱交換気装置としたものであり、給気送風機が駆動することで発生する熱交換素子の吸込面に加わる圧力を均一とすることができるので、熱交換素子を通過する室外空気および室内空気の風速を均一にできるため、伝熱板を介して接触する室外空気と室内空気の体積を増加させることができるとゆう作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２に示すように、本実施の形態の熱交換気装置は、本体ケース１に室外空気を取り込むためのＯＡ吸込口２と、室外空気を室内へ流出するためのＳＡ吹出口３と、室内空気を取込むためのＲＡ吸込口４と、室内空気を室外へ流出するためのＥＡ吹出口５を設けている。ＯＡ吸込口２とＳＡ吹出口３の組と、ＲＡ吸込口４とＥＡ吹出口５の組は、それぞれ略直線上に配置されるように本体ケース１の側面に固定されている。

また、本体ケース１の略中央には、室内空気と室外空気の間で熱交換を行うための熱交換素子８が配置されている。そして、ＯＡ吸込口２から流入する室外空気が熱交換素子８に導かれるまでの給気風路６−１と、熱交換素子８によって熱交換された室外空気がＳＡ吹出口３に到達するまでの給気風路６−２が形成されている。また、ＲＡ吸込口４から流入する室内空気が熱交換素子８に導かれるまでの排気風路７−１と、熱交換素子８によって熱交換された室内空気がＥＡ吹出口５に到達するまでの排気風路７−２が成形されている。

また給気風路６−１と排気風路７−２は、ＯＡ吸込口２およびＥＡ吹出口５を有した本体側面から熱交換素子８の吸込面と吹出面の境界部分に向かい本体ケース１を上下に分割し、かつ給気風路６−１に露出した排気送風機１０の吸込口を袋状に覆うＯＡ・ＥＡ仕切１１によって仕切られる。同様に、排気風路７−１と給気風路６−２は、ＲＡ吸込口４およびＳＡ吹出口３を有した本体側面から熱交換素子８の吸込面と吹出面の境界部分に向かい本体ケース１を上下に分割し、かつ排気風路７−１に露出した給気送風機９の吸込口を袋状に覆うＲＡ・ＳＡ仕切１２によって仕切られている。つまり本体ケース１内で室外空気と室内空気が混ざらない構造としている。

図４は、熱交換素子８の給気吸込面１３の開口と排気吸込面１４の開口がわかるような平面図である。図４に示すように、本体ケース１の略中央に配置された熱交換素子８は、複数の伝熱板を積層して成形されたものである。伝熱板を積層した間に給気風路と排気風路が交互に形成される。そして、伝熱板の積層によって形成される給気風路の各々の開口面積は、ＯＡ吸込口２に近づくにつれて小さくなるように、伝熱板の積層間隔を設定している。一方、排気風路の各々の開口面積は、ＲＡ吸込口４に近づくにつれて小さくなるように、伝熱板の積層間隔を設定している。すなわち、伝熱板は、ＯＡ吸込口２側では、排気風路の積層ピッチが大きく、給気風路の積層ピッチが小さくなるように積層する。逆に、ＲＡ吸込口４側では、給気風路の積層ピッチが大きく、排気風路の積層ピッチが小さくなるように積層する。

このような熱交換気装置は、図３に示すように天井裏１５においてＯＡアダプター１６にＯＡダクト１７、ＲＡアダプター１８にＲＡダクト１９、ＳＡアダプター２０にＳＡダクト２１、ＥＡアダプター２２にＥＡダクト２３を接続されて施工される。本体ケース１の外面の四隅には施工用の吊金具２４を配しおり、天井面２５に埋め込まれた吊ボルト２６に固定することで天井裏１５に設置される。

上記構成による作用・効果について説明する。本体ケース１内の給気送風機９を運転すると、室外２７の空気が、ＯＡダクト１７、給気風路６−１、熱交換素子８、給気風路６−２、ＳＡダクト２１を通過し室内２８に給気される。一方、排気送風機１０を運転すると、室内２８の空気が、ＲＡダクト１９、排気風路７−１、熱交換素子８、排気風路７−２、ＥＡダクト２３を通過し室外２７に排気される。給気送風機９を駆動することにより発生するＯＡ吸込気流２９は、ＯＡダクト１７を通り給気風路６−１に流入し給気送風機９とＯＡ吸込口２を結ぶ直線上に面した熱交換素子８に衝突し熱交換素子８の給気風路を通過し給気風路６−２に放出される。一方、排気送風機１０を駆動することにより発生するＲＡ吸込気流３０は、ＲＡダクト１９を通り排気風路７−１に流入し排気送風機１０とＲＡ吸込口４を結ぶ直線上に面した熱交換素子８に衝突し、熱交換素子８の排気風路を通過し排気風路７−２に放出される。

ここで本実施の形態の最も特徴的な部分は、ＯＡ吸込気流２９およびＲＡ吸込気流３０が熱交換素子８の給気風路および排気風路を通過する際の風速をＯＡ吸込口２に近い側と遠い側、ＲＡ吸込口４に近い側と遠い側で均等にすることにある。熱交換素子８の給気風路における作用を説明する。熱交換素子８は、ＯＡ吸込口２とＳＡ吹出口３を結ぶ直線に直交するようにＯＡ吸込口２を設けているので、ＯＡ吸込口２から近い部分では、給気風路の経路は短く、ＯＡ吸込口２から遠い部分では、給気風路の経路は長くなる。そこで、給気風路においては、ＯＡ吸込口２から遠い部分の伝熱板の積層間隔は、ＯＡ吸込口２から近い部分よりも大きくしている。このような構成により、ＯＡ吸込口２から近い部分とＯＡ吸込口２から遠い部分の圧力損失の差を小さくし、通過する風速の均一化を図っている。このように、熱交換素子８の吸込面積を変化させることで給気送風機９および排気送風機１０によって発生する熱交換素子８の吸込面に加わる圧力が均一となり、熱交換素子８を通過する室外空気および室内空気の風速を均一にできる。風速を均一にすることによって、熱交換素子８全体で給気風路と排気風路が偏りなく交差するので、熱交換効率を向上させることができる。

このように本発明の実施の形態１の熱交換気装置によれば、熱交換素子８の近傍に送風機（給気送風機９、排気送風機１０）が設けられた場合でも、熱交換効率を向上させることが出来る。

また、熱交換素子８としては、図５に示すように、伝熱板の積層間隔を大→小→大→小・・・と交互に積層した第２熱交換素子ブロック８ｂを２つ用いてもよい。このとき、例えば給気風路で説明すると、ＯＡ吸込口２に近い側には、給気風路は小さい積層間隔の風路を通過するように配置し、ＯＡ吸込口２から遠い側には、給気風路は大きい積層間隔の風路を通過するように配置する。すなわち、積層方向にＯＡ吸込口２に近い側とＯＡ吸込口２に遠い側とで配置する向きをＯＡ吸込口２とＳＡ吹出口３の組と、ＲＡ吸込口４とＥＡ吹出口５の組を結ぶ直線を軸にして１８０度回転させるのである。このような構成により、ＯＡ吸込口２に近い給気風路は積層間隔が小さく、ＯＡ吸込口２に遠い給気風路は積層間隔が大きくなる。排気風路についてはその逆で、ＯＡ吸込口２に近い（ＲＡ吸込口４に遠い側）排気風路は積層間隔が大きく、ＯＡ吸込口２に遠い（ＲＡ吸込口４に近い側）排気風路は積層間隔が小さくなる。このような構成によれば、熱交換素子８を通過する風速の均一化が図れるとともに、第２熱交換素子ブロック８ｂを、１種類のみ製造するだけで熱交換素子８を構成することができる。なお、この形態では第２熱交換素子ブロック８ｂを２つ用いて説明したが、４つ以上の偶数であってもよく、熱交換素子８の中央部分で配置する向きを１８０度回転させるようにすればよい。

また、熱交換素子ブロック８ｂを２つと、積層間隔が均等な第３熱交換素子ブロックを用いることによって、より通過風速の均一化が図れることになる。すなわち、第２熱交換素子ブロック８ｂを並べた熱交換素子８の中央部分に第３熱交換素子ブロックを配置する。このような構成によれば、中央部分では、給気風路、排気風路の経路差が小さく、すなわち、給気風路と排気風路との風速差は小さい。従って、この部分では、積層間隔の等しい第３熱交換素子ブロックを用いることによって、より熱交換効率の向上を図ることができる。

本発明にかかる熱交換気装置は、熱交換素子の近傍に送風機が設けられた熱交換気装置においても、熱交換効率を向上させることを可能とするものであるので、エレメントを用いて温度交換行う冷却装置の用途にも適用できる。

１ 本体ケース
２ ＯＡ吸込口
３ ＳＡ吹出口
４ ＲＡ吸込口
５ ＥＡ吹出口
６−１ 給気風路（熱交換前）
６−２ 給気風路（熱交換後）
７−１ 排気風路（熱交換前）
７−２ 排気風路（熱交換後）
８ 熱交換素子
９ 給気送風機
１０ 排気送風機
１１ ＯＡ・ＥＡ仕切
１２ ＲＡ・ＳＡ仕切
１３ （熱交換素子の）給気吸込面
１４ （熱交換素子の）排気吸込面
２９ ＯＡ吸込気流
３０ ＲＡ吸込気流

Claims (3)

1. 本体ケースに、
   室外空気を取り込むためのＯＡ吸込口と、
   室外空気を室内へ流出するためのＳＡ吹出口と、
   室内空気を取込むためのＲＡ吸込口と、
   室内空気を室外へ流出するためのＥＡ吹出口を設け、
   前記本体ケース内に、
   前記ＯＡ吸込口からＳＡ吹出口に流れる給気風路と、
   前記ＲＡ吸込口からＥＡ吹出口に流れる排気風路と、
   前記給気風路と前記排気風路とを交差させて熱交換する熱交換素子と、
   前記給気風路に空気を流す給気送風機と、
   前記排気風路に空気を流す排気送風機を設け、
   前記ＯＡ吸込口と前記ＳＡ吹出口の組と、前記ＲＡ吸込口と前記ＥＡ吹出口の組がそれぞれ略直線上となるように配置し、
   前記熱交換素子は、複数の伝熱板を積層し、その伝熱板間に交互に前記給気風路と前記排気風路を通じて熱交換を行うものであって、
   前記熱交換素子の積層方向がＯＡ吸込口とＳＡ吹出口、あるいはＲＡ 吸込口とＥＡ吹出口を結ぶ直線に直交するように配置し、
   前記熱交換素子の排気風路において、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された排気風路において、排気風路の吸込面積が前記ＲＡ吸込口に近づくにつれて小さくなり、
   前記熱交換素子の給気風路において、前記熱交換素子の前記伝熱板の積層によって成形された給気風路において、給気風路の吸込面積が前記ＯＡ吸込口に近づくにつれて小さくなることを特徴とした熱交換気装置。
2. 前記熱交換素子は、積層間隔を大小交互にして積層した第２の熱交換素子ブロックを２つ以上用いて構成し、
   前記本体ケース内にこの第２の熱交換素子ブロックを配置する際に、積層方向を二分して半数の前記第２の熱交換素子ブロックをＯＡ吸込口２とＳＡ吹出口３の組と、ＲＡ吸込口４とＥＡ吹出口５の組を結ぶ直線を軸にして１８０度回転させた請求項１記載の熱交換気装置。
3. さらに、積層間隔を等間隔とした第３の熱交換素子ブロックを用意し、
   前記第２の熱交換素子ブロックを配置した中央部分に前記第３の熱交換素子ブロックを配置した請求項２記載の熱交換気装置。

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