JP2023019267A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンパンに発生するバイオフィルム（スライム）の増殖を抑制し、ドレンパンの排水性能の低下を抑制した換気装置を提供する。
【解決手段】換気装置１００は、給気風路５０に配置され、冷凍サイクルにおける冷媒へ給気流の熱を移動する蒸発器３８と、排気風路６０に配置され、放熱部３３ａを介して冷凍サイクルにおける冷媒の熱を排気流へ移動する凝縮器３３と、放熱部３３ａを貫通し、給気流を加湿する加湿部２０に給水される水の一部または全部を加湿部２０から排水するための加湿排水管３６と、加湿排水管３６から排水される加湿排水を受けるためのドレンパン３７と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、換気装置に関する。

住宅の気密性・断熱性の向上により、冷暖房時の換気による熱ロスの低減を目的として、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換素子を搭載した換気装置が知られている。

さらに、特許文献１には、住宅の高気密・高断熱化により、快適性を示すパラメータのひとつである湿度に対する制御が容易となったことで、熱交換素子に加えて、加湿機能を搭載した換気装置が開示されている。

このような換気装置は、例えば湿度が低くなる冬季において、屋内の湿度が低くなることを抑制し、快適な屋内空間を提供することができる。しかし、例えば湿度が高くなる夏季においては、屋内の湿度が高くなることを抑制することができず、多湿環境となり、使用者が不快に感じる可能性がある。そこで、熱交換素子および加湿機能に加えて、例えばコンプレッサー方式の冷凍サイクルによる除湿機能を搭載した換気装置が考えられる。

以下、熱交換素子と、加湿機能と、除湿機能と、を備えた換気装置について、図６を参照しながら説明する。

図６に示すように、換気装置７００は、屋外側給気口６１０と、給気ダクト６２０と、屋内側排気口６３０と、屋外側排気口６４０と、加湿部６５０と、除湿部６６０と、熱交換部６７０と、上面外郭６８０と、換気風路６９０とを備える。

屋外側給気口６１０は、屋外の空気を換気装置７００の内部へ吸込むための吸込口である。屋外側給気口６１０は、図示しないダクトと接続して屋外と連通する。

給気ダクト６２０は、屋外側給気口６１０から換気装置７００へ吸い込まれた屋外の空気を加湿部６５０へ搬送するためのダクトである。

屋内側排気口６３０は、屋内の空気を換気装置７００の内部へ吸込むための吸込口である。屋内側排気口６３０は、図示しないダクトと接続してリビング等の屋内居住空間と連通する。

屋外側排気口６４０は、屋内側排気口６３０から換気装置７００へ吸い込まれた屋内の空気を屋外へ吹出すための吹出口である。屋外側排気口６４０は、図示しないダクトと接続して屋外と連通する。

加湿部６５０は、給気ダクト６２０により搬送された空気を加湿する。加湿部６５０は、遠心破砕方式によって水を微細化（霧化）し、微細化された水を用いて空気の加湿を行う。加湿部６５０は、除湿部６６０の上部に配置される。加湿部６５０は、屋内側給気口６５１を備える。

屋内側給気口６５１は、加湿部６５０で加湿された給気ダクト６２０から搬送されてきた空気を屋内へ吹出すための吹出口である。屋内側給気口６５１は、図示しないダクトと接続してリビング等の屋内居住空間と連通する。

除湿部６６０は、屋外側給気口６１０から除加湿熱交換気装置７００へ吸い込まれた空気をコンプレッサー方式によって除湿する。

熱交換部６７０は、全熱交換式または顕熱交換式によって、屋外側給気口６１０から屋内側給気口６５１へ至る空気（給気風路６９１）と、屋内側排気口６３０から屋外側排気口６４０へ至る空気（排気風路６９２）との間で熱エネルギーの交換を行う。熱交換部６７０は、熱交換素子６７１を備える。熱交換素子６７１は、給気流と排気流との間で熱交換を行う。

上面外郭６８０は、除湿部６６０の上面を覆う板金部材である。上面外郭６８０は、亜鉛メッキ鋼板など金属の板材を機械加工して成形される。上面外郭６８０は、屋外側給気口６１０と、給気ダクト６２０と、屋内側排気口６３０と、屋外側排気口６４０と、加湿部６５０と接続する。また、上面外郭６８０は、図示しない給気開口部を備える。給気開口部は、給気ダクト６２０を介して加湿部６５０と連通する。

換気風路６９０は、屋内空間への給気及び屋内空間からの排気を行うための空気の搬送路である。換気風路６９０は、給気風路６９１と、排気風路６９２とを備える。

給気風路６９１は、屋外の空気を屋内へ搬送するための風路である。給気風路６９１は、屋外側給気口６１０と、除湿部６６０と、熱交換部６７０と、給気ダクト６２０と加湿部６５０とを用いて形成される。屋外側給気口６１０から除湿部６６０へ吸い込まれた空気は、熱交換部６７０を経由して再び除湿部６６０へ入り、給気ダクト６２０を介して加湿部６５０へ搬送され、屋内側給気口６５１から吹出す。

排気風路６９２は、屋内の空気を室外へ搬送するための風路である。排気風路６９２は、屋内側排気口６３０と、除湿部６６０と、熱交換部６７０と、屋外側排気口６４０とを用いて形成される。屋内側排気口６３０から除湿部６６０へ吸い込まれた空気は、熱交換部６７０を経由して再び除湿部６６０へ入り、屋外側排気口６４０から吹出す。

このような構成として換気装置７００の運転を制御することで、冬季においては除湿部６６０の運転を停止して加湿部６５０を運転することで屋内空間を加湿し、また夏季においては加湿部６５０の運転を停止して除湿部６６０を運転することで屋内空間を除湿できるので、夏冬とも快適な屋内空間を提供することができる。

特開２０１９－１３５４２０号公報

冷凍サイクル方式によって空気の除湿を行うと、結露水が生成される。結露水は、ドレンパンで受け止められ、ドレンパンに設けた排水口から排水される。ドレンパンには、結露水の水分が残留する可能性がある。水分がドレンパンに残留していると、残留した水分と基質（栄養素）が反応してスライム（バイオフィルム）が発生する。基質（栄養素）としては、埃などの汚れが挙げられる。スライムが増殖すると、悪臭の原因となるだけでなく、ドレンパンの排水性能が低下し、ドレンパンから結露水が溢れるなどして、意図しない部分から結露水が排水される可能性がある、という課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ドレンパンに発生するスライムの増殖を抑制し、ドレンパンの排水性能の低下を抑制した換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る換気装置は、給気風路に配置され、冷凍サイクルにおける冷媒へ給気流の熱を移動する蒸発器と、排気風路に配置され、放熱部を介して冷凍サイクルにおける冷媒の熱を排気流へ移動する凝縮器と、放熱部を貫通し、給気流を加湿する加湿部に給水される水の一部または全部を加湿部から排水するための加湿排水管と、加湿排水管から排水される加湿排水を受けるためのドレンパンと、を備える。

本発明によれば、ドレンパンに発生するスライムの増殖を抑制し、ドレンパンの排水性能の低下を抑制する、という効果を得ることができる。

図１は、実施の形態の換気装置の構成を示す外観斜視図である。 図２は、図１の加湿部および除湿部の構成を示す外観斜視図である。 図３は、図１の加湿部および除湿部の構成を示す部分断面図である。 図４は、ドレンパンにおける加湿排水および除湿水の流れを模式的に示す上面図である。 図５（ａ）は、ドレンパンにおける加湿排水および除湿水の流れを模式的に示すためドレン排水管と蒸発器とを結ぶ方向でドレンパンを切り出した側面断面図である。図５（ｂ）は、ドレンパンにおける加湿排水および除湿水の流れを模式的に示すためドレン排水管と加湿排水管とを結ぶ方向でドレンパンを切り出した側面断面図である。 図６は、従来の加湿機能と除湿機能を搭載した換気装置の構成を示す外観斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について添付図面も参照して説明する。実施の形態および変形例では、同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

また、第一、第二などの序数を含む用語は多様な構成要素を説明するために用いられるが、この用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ用いられ、この用語によって構成要素が限定されるものではない。

（換気装置１００の構成）
図１から図５を用いて、本発明の換気装置１００の構成について説明する。

図１は、換気装置１００の構成を示す外観斜視図である。図２は、加湿部２０および除湿部３０の構成を示す外観斜視図である。図３は、加湿部２０および凝縮器３３の構成を示す部分断面図である。図４は、ドレンパン３７における加湿排水および除湿水の流れを模式的に示す上面図である。図５（ａ）は、ドレンパン３７における加湿排水および除湿水の流れを模式的に示すためドレン排水管３７ａと蒸発器３８とを結ぶ方向でドレンパン３７を切り出した側面断面図である。図５（ｂ）は、ドレンパン３７における加湿排水および除湿水の流れを模式的に示すためドレン排水管３７ａと加湿排水管３６とを結ぶ方向でドレンパン３７を切り出した側面断面図である。

本発明に係る換気装置１００は、家屋の壁面などに設置され、屋外の空気を屋内へ搬送する給気機能と、屋内の空気を屋外へ搬送する排気機能と、を備える。さらに、換気装置１００は、給気風路５０を通る空気（給気流）と排気風路６０を通る空気（排気流）との間で熱交換を行う熱交換機能と、給気風路５０を通る空気に対して除湿または加湿を行う除加湿機能を備える。

換気装置１００は、屋外側給気口１０と、給気ダクト１２と、屋内側排気口１４と、屋外側排気口１６と、加湿部２０と、除湿部３０と、熱交換部４０と、給気風路５０と、排気風路６０と、を備える。

屋外側給気口１０は、屋外の空気を換気装置１００の内部へ吸込むための吸込口である。屋外側給気口１０は、図示しないダクトと接続して屋外と連通する。

給気ダクト１２は、屋外側給気口１０から換気装置１００へ吸い込まれた屋外の空気を加湿部２０へ搬送するためのダクトである。

屋内側排気口１４は、屋内の空気を換気装置１００の内部へ吸込むための吸込口である。屋内側排気口１４は、図示しないダクトと接続してリビング等の屋内居住空間と連通する。

屋外側排気口１６は、屋内側排気口１４から換気装置１００へ吸い込まれた屋内の空気を屋外へ吹出すための吹出口である。屋外側排気口１６は、図示しないダクトと接続して屋外と連通する。

加湿部２０は、給気ダクト１２から搬送されてきた空気を加湿する。加湿部２０は、除湿部３０の上部に配置される。加湿部２０は、遠心破砕方式によって水を微細化（霧化）し、微細化された水を給気ダクト１２から搬送されてきた空気に含ませることで加湿を行う。加湿部２０は、屋内側給気口２１を備える。

屋内側給気口２１は、加湿部２０で加湿された給気ダクト１２から搬送されてきた空気を屋内へ吹出すための吹出口である。屋内側給気口２１は、図示しないダクトと接続してリビング等の屋内居住空間と連通する。

除湿部３０は、給気風路５０を通る空気をコンプレッサー方式の冷凍サイクルによって除湿する。除湿部３０は、除湿部上面外郭３１と、除湿部側面外郭３２と、凝縮器３３と、冷媒配管３４と、圧縮機３５と、加湿排水管３６と、ドレンパン３７と、蒸発器３８と、を有する。

除湿部上面外郭３１は、除湿部３０の上面を覆う板金部材である。除湿部上面外郭３１は、亜鉛メッキ鋼板など金属の板材を機械加工して成形される。除湿部上面外郭３１は、屋外側給気口１０と、給気ダクト１２と、屋内側排気口１４と、屋外側排気口１６と、加湿部２０と接続する。また、除湿部上面外郭３１は、図示しない給気開口部を備える。給気開口部は、給気ダクト１２を介して加湿部２０と連通する。

除湿部側面外郭３２は、除湿部３０の側面を覆う板金部品である。除湿部側面外郭３２は、亜鉛メッキ鋼板など金属の板材を機械加工して成形される。

凝縮器３３は、後述する放熱部３３ａを介して、冷凍サイクルにおける冷媒の熱を排気風路６０を通る空気（排気流）へ移動する。凝縮器３３は、排気風路に配置される。凝縮器３３は、放熱部３３ａを有する。

放熱部３３ａは、冷媒から熱エネルギーを受け取り、冷媒から受け取った熱エネルギーを空気中へ放出する。放熱部３３ａは、複数の板状の放熱板を並行に配置して形成される。放熱部３３ａを板状とすることで、排気流（排気風路６０を通る空気）と放熱部３３ａとの接触面積を大きくし、放熱性能を高めている。放熱部３３ａは、冷媒から熱を受け取りやすくするため、アルミニウムや銅など熱伝導性の高い材料が採用される。

蒸発器３８は、冷凍サイクルにおける冷媒へ給気流（給気風路５０を通る空気）の熱を移動する。蒸発器３８は、給気風路５０に配置される。

冷媒配管３４は、冷凍サイクルにおいて、冷媒を凝縮器３３から圧縮機３５へ搬送し、圧縮機へ搬送された冷媒を再び凝縮器３３へ搬送するための配管である。つまり、冷媒配管３４は、凝縮器３３と圧縮機３５とを接続する。冷媒配管３４は、放熱部３３ａの一端から放熱部３３ａの他端へ向けて、放熱部３３ａを構成する複数の放熱板を貫通する。なお、本発明の実施の形態において、貫通とは、貫通物と被貫通物とが接触することを指す。すなわち、冷媒配管３４は、放熱部３３ａを構成する放熱板を貫通しつつ接触している。このため、冷媒の熱エネルギーは、冷媒配管３４を介して放熱部３３ａへ移動する。

圧縮機３５は、冷凍サイクルにおいて冷媒の流れを生成する。つまり、圧縮機３５は、凝縮器３３、冷媒配管３４、蒸発器３８および圧縮機３５の間で冷媒の循環流を生成する。

加湿排水管３６は、図示しない給水部により加湿部２０に給水された水の一部または全部を加湿部２０から排水するための配管である。加湿排水管３６は、放熱部３３ａの一端から放熱部３３ａの他端へ向けて、放熱部３３ａを構成する複数の放熱板を貫通する。すなわち、加湿排水管３６は、放熱部３３ａを構成する放熱板を貫通しつつ接触する。これにより、加湿排水管３６を通る水は、放熱部３３ａが受け取った冷媒の熱エネルギーの一部を受け取ることが可能となる。

なお、加湿排水管３６の水の流れは、重力によって生成してもよいし、加湿排水管３６にポンプなどを接続し、ポンプの運転によって生成してもよい。

ドレンパン３７は、加湿排水管３６から排水される加湿排水および蒸発器３８によって給気流が冷却される際に生成する除湿水（結露水）を受けるための方形状の容器である。ドレンパン３７は、ポリプロピレンなどの樹脂材料から成形される。ドレンパン３７の底面は、後述するドレン排水管３７ａへ向けて加湿排水および除湿水を導くために傾斜して設けられる。ドレンパン３７は、加湿排水管３６および蒸発器３８の下方に配置される。ドレンパン３７は、ドレン排水管３７ａを有する。

ドレン排水管３７ａは、ドレンパン３７に受けた加湿排水および除湿水を換気装置１００の外部へ排水するための配管である。ドレン排水管３７ａは、ドレンパン３７において、加湿排水管３６の対角上に配置される。ドレン排水管３７ａは、ドレンパン３７の底面を基端として、ドレンパン３７で受けた水を排水する方向に起立する。ドレン排水管３７ａの先端側は、図示しないドレンホースと接続して、換気装置１００の外部と連通する。

熱交換部４０は、全熱交換式または顕熱交換式によって、給気風路５０を通る空気と排気風路６０を通る空気との間で熱エネルギーの交換を行う。熱交換部４０は、熱交換素子４１を備える。

なお、加湿排水管３６は、冷媒配管３４と接触するように配置してもよい。

熱交換素子４１は、給気風路５０および排気風路６０の一部を形成する。

給気風路５０は、屋外側給気口１０と、熱交換素子４１と、給気ダクト１２と、屋内側給気口２１と、を有し、屋外の空気を屋内へ搬送するための風路である。

排気風路６０は、屋内側排気口１４と、熱交換素子４１と、屋外側排気口１６と、を有し、屋内の空気を屋外へ搬送するための風路である。

以上が、換気装置１００の構成である。

（換気装置１００の特徴）
次に、本願発明の特徴について、換気装置１００の除湿運転を用いて説明する。

除湿運転を開始すると、圧縮機３５は、冷媒配管３４を介して凝縮器３３（凝縮器）と蒸発器との間に冷媒の循環流を生成する。圧縮機３５の循環流による冷凍サイクルは、主として、下記の４工程を繰り返すことで行われる。すなわち、
１．凝縮工程：凝縮器３３（凝縮器）において、高温・高圧になった冷媒（気体）と排気流（排気風路６０を通る空気）との間で熱交換を行い、排気流に熱エネルギーを与えることで冷媒が凝縮する工程。

２．膨張行程：高圧の冷媒（液体）の圧力を下げる工程（この工程は、図示しない膨張弁によって行われる）。

３．蒸発工程：蒸発器３８において、低温・低圧になった冷媒（液体）と給気流（給気風路５０を通る空気）との間で熱交換を行い、給気流から奪った熱を冷媒に与えることで冷媒を蒸発させる工程。

４．圧縮工程：蒸発した冷媒（気体）を圧縮機３５によって圧縮し、高温・高圧の冷媒にする工程。

蒸発工程において蒸発器３８により冷却された給気流は、飽和水蒸気量が下がる。そのため、給気流に含まれる水分の一部は、蒸発器３８にて凝集し、除湿水（結露水）となる。蒸発器３８を通る給気流により生成される除湿水は、ドレンパン３７において、ドレンパン３７の表面（床面）に設けられた傾斜に従い、ドレン排水管３７ａから換気装置１００の外部へ排水される。これにより、給気流の空気は、蒸発器３８を通過する前と比べて水分の少ない乾燥した空気となるので、換気装置１００は、屋内空間に対して除湿された空気を提供することができる。

蒸発工程における除湿性能は、凝縮工程における冷媒の冷却性能に依存する。すなわち、凝縮工程における冷媒の冷却性能が低い場合、蒸発工程における除湿性能も低くなる。そこで、本願発明は放熱部３３ａに加湿排水管３６を通すことで、排気流を用いた冷媒に対する空冷に加えて、加湿排水を用いた冷媒に対する液冷によって、凝縮器３３の冷却性能を高めている。

凝縮器３３を通過した加湿排水は、ドレンパン３７に形成された傾斜に従って、ドレンパン３７の表面（床面）を流れ、ドレン排水管３７ａから換気装置１００の外部へ排水される。このとき、加湿排水は、ドレンパン３７の表面（床面）およびドレン排水管３７ａに付着する基質（栄養素）を洗い流す。ここで、凝縮器３３を通過した加湿排水の温度は、放熱部３３ａを介して冷媒の熱を受熱するため、凝縮器３３を通過する前の加湿排水の温度に比べて高くなる。そのため、基質（栄養素）を洗い流す能力（洗浄能力）は、凝縮器３３を通過する前の加湿排水に比べて、凝縮器３３を通過した加湿排水のほうが高くなる。つまり、凝縮器３３を通過した加湿排水は、ドレンパン３７の表面（床面）およびドレン排水管３７ａに付着する基質（栄養素）に対して高温洗浄の役割を果たすことができる。これにより、加湿排水による洗浄後にドレンパン３７の表面（床面）およびドレン排水管３７ａに残存する基質（栄養素）の量は、加湿排水による高温洗浄を行わない場合と比べて少なくすることができるので、バイオフィルム（スライム）の増殖を抑制することが可能となる。

また、加湿排水管３６を放熱部３３ａに貫通しつつ接触させることで、加湿排水管３６を放熱部３３ａに接触させるだけの場合と比べて、放熱部３３ａと加湿排水管３６との接触面積は大きくなる。そのため、放熱部３３ａから加湿排水管３６を通る加湿排水へ移動する熱エネルギーの量を増やすことができるので、加湿排水管３６を放熱部３３ａに接触させるだけの場合と比べて、凝縮器３３を通過した加湿排水の温度をさらに高めることができる。これにより、基質（栄養素）に対する加湿排水の高温洗浄の効果が高まるので、バイオフィルム（スライム）の増殖をさらに抑制する効果が期待できる。

以上、本発明に係る換気装置について、本実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、本実施の形態に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。

本発明に係る換気装置は、屋内空間の湿度を制御可能な除加湿機能を備えた換気装置等として有用である。

１０ 屋外側給気口
１２ 給気ダクト
１４ 屋内側排気口
１６ 屋外側排気口
２０ 加湿部
２１ 屋内側給気口
３０ 除湿部
３１ 除湿部上面外郭
３２ 除湿部側面外郭
３３ 凝縮器
３３ａ 放熱部
３４ 冷媒配管
３５ 圧縮機
３６ 加湿排水管
３７ ドレンパン
３７ａ ドレン排水管
３８ 蒸発器
４０ 熱交換部
４１ 熱交換素子
５０ 給気風路
６０ 排気風路
１００ 換気装置

Claims (2)

1. 給気風路に配置され、冷凍サイクルにおける冷媒へ給気流の熱を移動する蒸発器と、
   排気風路に配置され、放熱部を介して前記冷凍サイクルにおける冷媒の熱を排気流へ移動する凝縮器と、
   前記放熱部を貫通し、前記給気流を加湿する加湿部に給水される水の一部または全部を前記加湿部から排水するための加湿排水管と、
   前記加湿排水管から排水される加湿排水を受けるためのドレンパンと、
   を備えた換気装置。
2. 前記ドレンパンは、
   前記加湿排水を前記換気装置の外部へ排水するためのドレン排水管を有し、
   前記ドレン排水管に向けて前記加湿排水が流れるように前記ドレンパンの床面を傾斜して設ける、
   請求項１に記載の換気装置。

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