JP2832859B2 - 空気対空気熱換気装置 - Google Patents
空気対空気熱換気装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ビルや建物の熱効率の良い換気を得る為の
空気対空気熱換気装置に関し、特に室内換気のための回
転輪熱交換器に関する。
空気対空気熱換気装置に関し、特に室内換気のための回
転輪熱交換器に関する。
（従来技術及び発明が解決しようとする課題） 従来から熱交換器は、熱又は湿気を第一の空気流から
第二の空気流へ変換するために、住宅、商業及び工業の
ビルに備え付けられて使用されている。特に、回転輪熱
交換器は、ハウジングの中で車輪（ホイール）が回転
し、冬季には排気流から熱と湿気をとり、新鮮な空気流
へそれを与えるものとして知られている。
第二の空気流へ変換するために、住宅、商業及び工業の
ビルに備え付けられて使用されている。特に、回転輪熱
交換器は、ハウジングの中で車輪（ホイール）が回転
し、冬季には排気流から熱と湿気をとり、新鮮な空気流
へそれを与えるものとして知られている。
夏季には、回転輪熱交換器は、所望の換気を行いかつ
ビルの空調を行うために、新鮮な空気流から熱や湿気を
とり、排気流へそれを与える。ファン又はブロゥワー
は、回転輪熱交換器による排気流と新鮮な空気流との交
換気流に必要な圧力を与えるために使用される。
ビルの空調を行うために、新鮮な空気流から熱や湿気を
とり、排気流へそれを与える。ファン又はブロゥワー
は、回転輪熱交換器による排気流と新鮮な空気流との交
換気流に必要な圧力を与えるために使用される。
回転輪熱交換器において、熱と湿気の交換を増強する
ために、様々な媒体（media）が開発されてきており、
例えばマーロン氏（Marron）の米国特許第4,093,435号
がある。典型的な回転輪熱交換器としては、ハイセック
氏（Hajicek）の米国特許第4,497,361号やホーマン氏
（Honmann）の米国特許第4,596,284号や、空調装置にお
けるミタニ氏（Mitani）の米国特許第4,426,853号とコ
エルナー氏（Coellner）の米国特許第4,594,860号があ
る。
ために、様々な媒体（media）が開発されてきており、
例えばマーロン氏（Marron）の米国特許第4,093,435号
がある。典型的な回転輪熱交換器としては、ハイセック
氏（Hajicek）の米国特許第4,497,361号やホーマン氏
（Honmann）の米国特許第4,596,284号や、空調装置にお
けるミタニ氏（Mitani）の米国特許第4,426,853号とコ
エルナー氏（Coellner）の米国特許第4,594,860号があ
る。
従来技術においては、バーナ氏（Berner）の米国特許
第4,727,931号に示されるように、室内やビルの熱効率
の良い換気を行うために、回転輪熱交換器は大型とな
り、従って携帯型には出来ず即ち固定式のものであっ
た。
第4,727,931号に示されるように、室内やビルの熱効率
の良い換気を行うために、回転輪熱交換器は大型とな
り、従って携帯型には出来ず即ち固定式のものであっ
た。
従って、熱効率の良い換気が出来て、かつ小型で、携
帯型の熱換気装置が要望されている。さらに、交換式空
気流の熱変換効率を増加するために、回転輪熱交換器の
ための熱交換手段の改良が望まれている。
帯型の熱換気装置が要望されている。さらに、交換式空
気流の熱変換効率を増加するために、回転輪熱交換器の
ための熱交換手段の改良が望まれている。
従来技術における典型的な熱換気装置は、前記米国特
許第4,093,435号や前記米国特許第4,594,860号に見られ
るように、流れの方向に走る複数の通路を有している。
しかしそのような通路は、熱変換のため全表面積を最小
とするために、十分に小さくなければならないのである
が、ガス流の抵抗を最小にするために、長さに関してま
だ相当に大きいものである。従って、使用される材料に
は、回転輪熱交換器の効率に対して限界があった。
許第4,093,435号や前記米国特許第4,594,860号に見られ
るように、流れの方向に走る複数の通路を有している。
しかしそのような通路は、熱変換のため全表面積を最小
とするために、十分に小さくなければならないのである
が、ガス流の抵抗を最小にするために、長さに関してま
だ相当に大きいものである。従って、使用される材料に
は、回転輪熱交換器の効率に対して限界があった。
このように、例えば前記米国特許第4,093,435号の回
転輪熱交換器は、特殊な組成、濃度及び厚さの波型紙を
積層したものを使用している。さらに、多層材料の金属
ホイルとの組み合わせが開示されている。前記米国特許
第4,594,860号は、波型か突出したポリマーフィルム又
はチューブの層と交互に積層されたポリマーフィルムシ
ートを使用している。その層の各々は、特殊な熱伝導度
と特殊な熱特性を有している。
転輪熱交換器は、特殊な組成、濃度及び厚さの波型紙を
積層したものを使用している。さらに、多層材料の金属
ホイルとの組み合わせが開示されている。前記米国特許
第4,594,860号は、波型か突出したポリマーフィルム又
はチューブの層と交互に積層されたポリマーフィルムシ
ートを使用している。その層の各々は、特殊な熱伝導度
と特殊な熱特性を有している。
従って、例えばテンジスダール氏（Tengesdal）の米
国特許第4,688,626号やゼンカー氏（Zenker）に与えら
れた米国特許第4,491,171号に見られるように、ビルの
変更やダクト接続なしに、熱換気のためのコンパクトな
回転輪熱交換器が望まれていた。
国特許第4,688,626号やゼンカー氏（Zenker）に与えら
れた米国特許第4,491,171号に見られるように、ビルの
変更やダクト接続なしに、熱換気のためのコンパクトな
回転輪熱交換器が望まれていた。
さらに、住宅、商業、工業用ビルの通常の熱交換器に
加えて、危険なラドン、ホルムアルデヒド、二酸化炭
素、その他の汚染物質によって、住宅における換気の重
要性が高まっているので、窓に取り付け可能な、廉価で
かつ携帯型で効率の良い熱換気装置が望まれている。ま
た、従来技術において見られたような厳しい制限の課せ
られた材料やデザイン上の制限を避けた、効率の良い熱
交換媒体を有する改良されたデザインの熱交換器が望ま
れている。
加えて、危険なラドン、ホルムアルデヒド、二酸化炭
素、その他の汚染物質によって、住宅における換気の重
要性が高まっているので、窓に取り付け可能な、廉価で
かつ携帯型で効率の良い熱換気装置が望まれている。ま
た、従来技術において見られたような厳しい制限の課せ
られた材料やデザイン上の制限を避けた、効率の良い熱
交換媒体を有する改良されたデザインの熱交換器が望ま
れている。
本発明の目的は、住宅の窓に嵌まるようにデザインさ
れ、商業用の大型ビルの必要とする要求をも満足するよ
うな、コンパクトな回転輪熱換気装置を提供することに
よって、前述した種々の要求を満足させるものである。
れ、商業用の大型ビルの必要とする要求をも満足するよ
うな、コンパクトな回転輪熱換気装置を提供することに
よって、前述した種々の要求を満足させるものである。
本発明は構造においてもまた動作においても廉価なも
のである。さらに、製造が容易であり、また熱交換媒体
は、室内・外の温度差に拘らず90％を越える平均熱交換
効率を有している。
のである。さらに、製造が容易であり、また熱交換媒体
は、室内・外の温度差に拘らず90％を越える平均熱交換
効率を有している。
（問題点を解決するための手段） 本発明の熱換気装置は、回転輪熱交換器のランダム・
マトリックス媒体に特徴を有する。熱交換器が回転する
時、この熱交換器は二つの空気流の間を、温度に含まれ
ている熱エネルギー及び湿度（水分）に含まれている熱
エネルギーを移動（transfer）させる。
マトリックス媒体に特徴を有する。熱交換器が回転する
時、この熱交換器は二つの空気流の間を、温度に含まれ
ている熱エネルギー及び湿度（水分）に含まれている熱
エネルギーを移動（transfer）させる。
この熱交換器は、ハウジングに設けられて、対向方向
に流れる二つの空気流の相互混合を最小のものにするよ
うに調節する。
に流れる二つの空気流の相互混合を最小のものにするよ
うに調節する。
この熱換気装置のランダムマトリックス媒体で達成さ
れる熱交換効率は、対向方向空気流の温度差に拘らず、
少なくとも90％である。
れる熱交換効率は、対向方向空気流の温度差に拘らず、
少なくとも90％である。
複数の並列通路を有する媒体による従来の熱交換器の
欠点に対して、本発明の媒体は小さな直径を有する複数
の熱保持繊維材料からなり、従来のものに比べて不規則
状であるもの（以下「ランダム・マトリックス媒体」と
いう）。しかし、ランダムマトリックス媒体は、もっと
整列されたパターン、または小径・熱保持繊維材料のマ
トリックス、それに似たもの、例えば細断された小麦ビ
スケット、またはそれに似た交差したハッチ状（cross
−hatched）のパターンのものであっても良い。
欠点に対して、本発明の媒体は小さな直径を有する複数
の熱保持繊維材料からなり、従来のものに比べて不規則
状であるもの（以下「ランダム・マトリックス媒体」と
いう）。しかし、ランダムマトリックス媒体は、もっと
整列されたパターン、または小径・熱保持繊維材料のマ
トリックス、それに似たもの、例えば細断された小麦ビ
スケット、またはそれに似た交差したハッチ状（cross
−hatched）のパターンのものであっても良い。
機械的手段によってもまたは化学的手段によっても、
そのような繊維材料の相互接続関係は、空気を通すに十
分な多穴性、空気流に乱れを生じるに十分な密度と熱交
換のための表面積を備えたマット材料によって得られ
る。さらに、そのようなマットは、種々の型の熱交換器
に使用出来るように、所望の形に切断することが出来
る。
そのような繊維材料の相互接続関係は、空気を通すに十
分な多穴性、空気流に乱れを生じるに十分な密度と熱交
換のための表面積を備えたマット材料によって得られ
る。さらに、そのようなマットは、種々の型の熱交換器
に使用出来るように、所望の形に切断することが出来
る。
好適な繊維材料の一つは90−94％の多穴性とほぼ６−
6.5ポイド／フィート３の密度を有する、60デニール多
穴性針穿穴フエルトである。しかしながら、Kevlar（商
標）、多数のポリエステル又はナイロンより糸、繊維、
スフ、より糸、又はワイヤーもそれ自体またはその組合
せで使用すると、本発明のランダムマトリックス媒体を
得ることが出来る。
6.5ポイド／フィート３の密度を有する、60デニール多
穴性針穿穴フエルトである。しかしながら、Kevlar（商
標）、多数のポリエステル又はナイロンより糸、繊維、
スフ、より糸、又はワイヤーもそれ自体またはその組合
せで使用すると、本発明のランダムマトリックス媒体を
得ることが出来る。
大きさと流れが一旦決まると、フィラメント直径、全
体にわたる多穴性、密度、マット厚さ及び材料の熱的特
性などの広い範囲から材料を選択することが出来る。
体にわたる多穴性、密度、マット厚さ及び材料の熱的特
性などの広い範囲から材料を選択することが出来る。
この熱交換器は、例えばベルト、ギヤー、または図に
示されているような熱交換器の容器の外周に接触するモ
ーター駆動輪によって回転される。ランダムマトリック
ス媒体は、スクリーンによってその容器内に保持され、
容器の面一杯に広げられている。容器のその面は空気が
実質的に自由に流れ得るだけの開口を有している。放射
状の複数のスポークス（支持棒）はスクリーンとは別
に、またはそれに設け、ランダムマトリックス媒体を支
持する容器の中心から延びている。分離された空気流が
混じり合うのを防ぐ為、熱交換器とハウジング内のバッ
フル、アングル及びブラケットとの間にシールが設けら
れている。
示されているような熱交換器の容器の外周に接触するモ
ーター駆動輪によって回転される。ランダムマトリック
ス媒体は、スクリーンによってその容器内に保持され、
容器の面一杯に広げられている。容器のその面は空気が
実質的に自由に流れ得るだけの開口を有している。放射
状の複数のスポークス（支持棒）はスクリーンとは別
に、またはそれに設け、ランダムマトリックス媒体を支
持する容器の中心から延びている。分離された空気流が
混じり合うのを防ぐ為、熱交換器とハウジング内のバッ
フル、アングル及びブラケットとの間にシールが設けら
れている。
空気流は、ダクトからまたはハウジング内のファンか
ら熱換気装置に与えられる。その空気流を導入するため
にファンが使用される場合には、入口穴及び出口穴がハ
ウジング内において設けられ、分離された空気流の再循
環を防ぐことが出来る。もし所望ならば、その入口穴や
出口穴にフィルターを取り付けても良い。しかし、ラン
ダムマトリックス媒体それ自体ある程度のフィルタリン
グ機能を有している。例えば花粉の場合、花粉は入口穴
のランダム・マトリックス媒体に運ばれるが、ランダム
・マトリックス媒体の中には侵入せず、熱交換器が運転
されているときは換気排気空気と共に外部に吹き飛ばさ
れる。
ら熱換気装置に与えられる。その空気流を導入するため
にファンが使用される場合には、入口穴及び出口穴がハ
ウジング内において設けられ、分離された空気流の再循
環を防ぐことが出来る。もし所望ならば、その入口穴や
出口穴にフィルターを取り付けても良い。しかし、ラン
ダムマトリックス媒体それ自体ある程度のフィルタリン
グ機能を有している。例えば花粉の場合、花粉は入口穴
のランダム・マトリックス媒体に運ばれるが、ランダム
・マトリックス媒体の中には侵入せず、熱交換器が運転
されているときは換気排気空気と共に外部に吹き飛ばさ
れる。
同様に、入口穴のランダム・マトリックス媒体に付着
又は凝縮した湿気は、対抗する排気空気流によって再び
導入される。
又は凝縮した湿気は、対抗する排気空気流によって再び
導入される。
ランダム・マトリックス媒体の熱交換効率と、関連材
料特性と、空気流の乱れを考慮していること、及び大き
な表面積を備えていることの理由で、ランダム・マトリ
ックス媒体は熱交換器の奥行き幅を最小にすることが出
来、また廉価で、小型で、ポータブルな窓取付け型の住
宅用の熱換気装置の開発が可能となった。それにも拘ら
ず、同じ理由で本発明の回転輪熱交換器は、商業上及び
工業上の大きな応用が可能である。
料特性と、空気流の乱れを考慮していること、及び大き
な表面積を備えていることの理由で、ランダム・マトリ
ックス媒体は熱交換器の奥行き幅を最小にすることが出
来、また廉価で、小型で、ポータブルな窓取付け型の住
宅用の熱換気装置の開発が可能となった。それにも拘ら
ず、同じ理由で本発明の回転輪熱交換器は、商業上及び
工業上の大きな応用が可能である。
（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第１図において、回転輪熱交換器12、バッフル16、18
及び外周バッフル20を含むハウジング14からなる熱換気
装置10は、その回転輪熱交換器を通過する二つの方向に
互いに対向する空気流22、24を生じる。
及び外周バッフル20を含むハウジング14からなる熱換気
装置10は、その回転輪熱交換器を通過する二つの方向に
互いに対向する空気流22、24を生じる。
好ましくはテフロン（商標）を主体とする材料からな
る柔軟なシール19と21が、外周バッフル20に取付けられ
ていて、空気流22、24の漏れを防いでいる。
る柔軟なシール19と21が、外周バッフル20に取付けられ
ていて、空気流22、24の漏れを防いでいる。
第１〜４図において、モータで駆動されるファン26、
28は、それぞれ互い違いに配置された入口27、29に設け
られ、このファンは、取付アングル34、36に一部を支持
されたファン取付け板30、32にそれぞれ支持され、かつ
電源（図示せず）に接続されている。
28は、それぞれ互い違いに配置された入口27、29に設け
られ、このファンは、取付アングル34、36に一部を支持
されたファン取付け板30、32にそれぞれ支持され、かつ
電源（図示せず）に接続されている。
第５図に示す他の実施例によれば、ファン26、28は、
熱交換器12の同じ側面の入口27と出口29′のそれぞれに
設けられている。
熱交換器12の同じ側面の入口27と出口29′のそれぞれに
設けられている。
ファン26、28の設置位置に拘らず、入口穴27と出口穴
29′及び出口穴27′、入口穴29は空気流22、24の再循環
を禁止するような位置に設けられている。
29′及び出口穴27′、入口穴29は空気流22、24の再循環
を禁止するような位置に設けられている。
熱交換器の全ての部品は、特殊なものでなければ、市
販されており、この業界で公知のかつ使用されている材
料で製造される。
販されており、この業界で公知のかつ使用されている材
料で製造される。
ハウジング14、種々のバッフル16、18及び20、ファン
取付板30、32、及び取付アングル34、36は、望ましくは
プラスチック、アルミニウム、または軟鉄のような軽量
材料で構成され、またそれらは、ボルト、ナット、ハン
ダ、封入などの公知の手段によって接続されている。
取付板30、32、及び取付アングル34、36は、望ましくは
プラスチック、アルミニウム、または軟鉄のような軽量
材料で構成され、またそれらは、ボルト、ナット、ハン
ダ、封入などの公知の手段によって接続されている。
さらに、従来のシールまたはシール材料（図示せず）
も、空気流22、24の相互混合を防ぐために、種々の部材
をシールするのに使用され得る。
も、空気流22、24の相互混合を防ぐために、種々の部材
をシールするのに使用され得る。
第１〜４図に示すように、熱交換器12は、当業界で知
られているような、当然ベアリングを含む軸組立体38に
よって回転可能に設けられている。
られているような、当然ベアリングを含む軸組立体38に
よって回転可能に設けられている。
軸組立体38は、アングル部材34、36を組み立てること
によって支持される。テフロンを主体とするテープのよ
うなシール34a,36aは、それぞれ取付アングル部材34、3
6のフランジを覆っており、また隣接のスクリーン44は
熱交換器12の面を覆っている。シール34a、36aは、スク
リーン44と接触するように設計され、空気流22、24′と
22′、24との間の所望のシールを維持する。取付アング
ルホルダー52、54は、良く知られた手段でハウジング14
に取付けられ、かつ取付アングル部材34、36を支持して
いる。例えば、テフロンを主体とするテープのようなシ
ール52a、54aは、容器42の近傍の取付アングル保持器
（ホルダー）52、54の面に置かれている。取付アングル
保持器52、54の面は、容器42の外部環境に出来るだけ適
合するように製造されている。容器42のために設計され
たので、シール52a、54aは、空気流22と24′,22′,24と
の間の所望シールを維持するように設計されている。
によって支持される。テフロンを主体とするテープのよ
うなシール34a,36aは、それぞれ取付アングル部材34、3
6のフランジを覆っており、また隣接のスクリーン44は
熱交換器12の面を覆っている。シール34a、36aは、スク
リーン44と接触するように設計され、空気流22、24′と
22′、24との間の所望のシールを維持する。取付アング
ルホルダー52、54は、良く知られた手段でハウジング14
に取付けられ、かつ取付アングル部材34、36を支持して
いる。例えば、テフロンを主体とするテープのようなシ
ール52a、54aは、容器42の近傍の取付アングル保持器
（ホルダー）52、54の面に置かれている。取付アングル
保持器52、54の面は、容器42の外部環境に出来るだけ適
合するように製造されている。容器42のために設計され
たので、シール52a、54aは、空気流22と24′,22′,24と
の間の所望シールを維持するように設計されている。
熱交換器12のランダム・マトリックス媒体40は、複数
の小径・熱保持の繊維状材料からなる。そのような材料
は、針で穴を開けるような機械的な手段、熱的または化
学的結合手段によって相互に関係付けられる。細かく裁
断された小麦ビスケットか、または交差したハッチ状繊
維、繊維材料を完全にランダム（不規則）にするかまた
はある程度の外形パターンにして相互を関係づけマット
状に形成すると、作業や取扱い、さらには細かい裁断が
容易になる。
の小径・熱保持の繊維状材料からなる。そのような材料
は、針で穴を開けるような機械的な手段、熱的または化
学的結合手段によって相互に関係付けられる。細かく裁
断された小麦ビスケットか、または交差したハッチ状繊
維、繊維材料を完全にランダム（不規則）にするかまた
はある程度の外形パターンにして相互を関係づけマット
状に形成すると、作業や取扱い、さらには細かい裁断が
容易になる。
ランダム・マトリックス媒体は、市販されている多く
のフィラメント、ファイバー、糸、ワイヤーまたはより
糸（金属ワイヤーのような）天然の材料か、（ポリエス
テルやナイロンのような）人工の材料を、それらの単独
かまたはそれらの組合せで構成することが出来る。フィ
ラメントの直径は、実質的にほぼ25ミクロン〜150ミク
ロンのものが使用出来る。その直径が実質的にほぼ25ミ
クロンよりも小さいフィラメントは、空気流に与える抵
抗が増加し、反対に実質的にほぼ150ミクロンよりも大
きいフィラメントは、表面積が減少するので熱交換が不
十分となる。実質的にほぼ25ミクロン〜80ミクロンの直
径を有する単一繊維が好適で、例えばほぼ75〜80ミクロ
ンの直径のフィラメントを有する60デニールのポリエス
テルの小孔を穿設してフエルトである。
のフィラメント、ファイバー、糸、ワイヤーまたはより
糸（金属ワイヤーのような）天然の材料か、（ポリエス
テルやナイロンのような）人工の材料を、それらの単独
かまたはそれらの組合せで構成することが出来る。フィ
ラメントの直径は、実質的にほぼ25ミクロン〜150ミク
ロンのものが使用出来る。その直径が実質的にほぼ25ミ
クロンよりも小さいフィラメントは、空気流に与える抵
抗が増加し、反対に実質的にほぼ150ミクロンよりも大
きいフィラメントは、表面積が減少するので熱交換が不
十分となる。実質的にほぼ25ミクロン〜80ミクロンの直
径を有する単一繊維が好適で、例えばほぼ75〜80ミクロ
ンの直径のフィラメントを有する60デニールのポリエス
テルの小孔を穿設してフエルトである。
本発明は、複数の平行通路による直接的な空気流より
もむしろ故意に起された乱流において従来の技術と相違
するもので、この乱流はランダム・マトリックス媒体の
効力によって促進され付加されるものである。このラン
ダム・マトリックス媒体による乱流が望ましく、空気流
に対する抵抗も過度のものとすべきでない。
もむしろ故意に起された乱流において従来の技術と相違
するもので、この乱流はランダム・マトリックス媒体の
効力によって促進され付加されるものである。このラン
ダム・マトリックス媒体による乱流が望ましく、空気流
に対する抵抗も過度のものとすべきでない。
ランダム・マトリックス媒体を形成するマット材料
は、実質的にほぼ83％〜96％の範囲の多穴性（即ち、全
体積における開口空間の割合）を有するべきである。実
質的にほぼ83％以下では空気流に対する抵抗が大きくな
り過ぎ、実質的にほぼ96％以上では空気流が自由に流れ
過ぎて熱交換が不十分となる。
は、実質的にほぼ83％〜96％の範囲の多穴性（即ち、全
体積における開口空間の割合）を有するべきである。実
質的にほぼ83％以下では空気流に対する抵抗が大きくな
り過ぎ、実質的にほぼ96％以上では空気流が自由に流れ
過ぎて熱交換が不十分となる。
マットの厚さは、好ましくは６″以下として空気流に
対する抵抗が過度にならないようにしなければならな
い。
対する抵抗が過度にならないようにしなければならな
い。
多穴性は、好ましくは実質的にほぼ90％〜94％である
べきであって、例えば60デニールのポリエステル・針穿
穴フエルトの場合、約92.5％が好ましい。熱交換器12に
使用される代表的なランダム・マトリックス媒体は、60
デニール・ポリエステル・針穿穴フエルトで、ほぼ1.38
の比重、ほぼ0.16ワット/m゜Kの熱導伝性、及びほぼ134
0j/Kg゜Kの特定温度を有する。
べきであって、例えば60デニールのポリエステル・針穿
穴フエルトの場合、約92.5％が好ましい。熱交換器12に
使用される代表的なランダム・マトリックス媒体は、60
デニール・ポリエステル・針穿穴フエルトで、ほぼ1.38
の比重、ほぼ0.16ワット/m゜Kの熱導伝性、及びほぼ134
0j/Kg゜Kの特定温度を有する。
第１〜４図において、熱交換器12におけるランダム・
マトリックス媒体40は容器42内に収容されている。ラン
ダムマトリックス媒体40を収納した容器42は、この容器
の面全体にピッタリと張設されたスクリーン44を備えた
ランダム・マトリックス媒体40を支持し保持している。
第１図に示される放射状のスポーク46は、ランダム・マ
トリックス媒体40やスクリーン44の代わりに用いても、
それと一緒に用いても良い。
マトリックス媒体40は容器42内に収容されている。ラン
ダムマトリックス媒体40を収納した容器42は、この容器
の面全体にピッタリと張設されたスクリーン44を備えた
ランダム・マトリックス媒体40を支持し保持している。
第１図に示される放射状のスポーク46は、ランダム・マ
トリックス媒体40やスクリーン44の代わりに用いても、
それと一緒に用いても良い。
作動について説明すると、熱交換器12は、第１、３及
び４図に示されるように、モータ50で駆動されるホイー
ル38が容器42の外周に接触することによって回転する。
モータ50は電源（図示しない）に接続されている。熱交
換器12は、好ましくはほぼ毎分10〜50回転（rpm）の間
で運転される。10rpm以下では熱換気装置の効率が減少
し、約50rpm以上では熱交換器12が運転される時空気流2
2と24との間の混合が発生し、換気が不十分となる。
び４図に示されるように、モータ50で駆動されるホイー
ル38が容器42の外周に接触することによって回転する。
モータ50は電源（図示しない）に接続されている。熱交
換器12は、好ましくはほぼ毎分10〜50回転（rpm）の間
で運転される。10rpm以下では熱換気装置の効率が減少
し、約50rpm以上では熱交換器12が運転される時空気流2
2と24との間の混合が発生し、換気が不十分となる。
ランダム・マトリックス媒体40は、種々の応用例に即
した種々の大きさの熱交換器12に適用する事が可能であ
る。第２図に示す実施例は、部屋の換気に用いる窓型熱
交換器12を示す。例えば、20インチ×20インチ×8.5イ
ンチの大きさのハウジングは、直径17インチで厚さ1.6
インチの熱交換器を収容可能である。その熱交換器は、
毎分80〜150キュビック・フィート（cfm）の空気を供給
出来るファンが毎分35rpmから45rpmで、かつ広範囲の温
度差でも90％の熱効率で運転される。
した種々の大きさの熱交換器12に適用する事が可能であ
る。第２図に示す実施例は、部屋の換気に用いる窓型熱
交換器12を示す。例えば、20インチ×20インチ×8.5イ
ンチの大きさのハウジングは、直径17インチで厚さ1.6
インチの熱交換器を収容可能である。その熱交換器は、
毎分80〜150キュビック・フィート（cfm）の空気を供給
出来るファンが毎分35rpmから45rpmで、かつ広範囲の温
度差でも90％の熱効率で運転される。
第２図に示す小径・ポータブル・窓型熱換気装置10に
おいて、本発明のランダムマトリックス媒体40は、第６
図に示すように、部屋用のほぼ30cfmから業務・工業用
の30.000cfm以上までの範囲の換気応用例における種々
の大きさの熱換気装置に使用出来る。
おいて、本発明のランダムマトリックス媒体40は、第６
図に示すように、部屋用のほぼ30cfmから業務・工業用
の30.000cfm以上までの範囲の換気応用例における種々
の大きさの熱換気装置に使用出来る。
他の応用例においてランダムマトリックス媒体40を用
いる熱換気装置は、圧縮装置に置き換えたり、空気又は
ガスの反対方向流路である、一つ又はそれ以上のダクト
に接続しても良い。
いる熱換気装置は、圧縮装置に置き換えたり、空気又は
ガスの反対方向流路である、一つ又はそれ以上のダクト
に接続しても良い。
どの応用例においても、入口又は出口27、27′、29、
29′の内側空気又は外側空気をフィルタリングするため
に、フィルタスクリーン（図示せず）を付け加えること
が出来る。
29′の内側空気又は外側空気をフィルタリングするため
に、フィルタスクリーン（図示せず）を付け加えること
が出来る。
ランダム・マトリックス媒体40は、それ自身がある粒
子に対してフィルタとして機能する。例えば、第１空気
流の入口の熱交換器12の面に向かう花粉は、ランダム・
マトリックス媒体40の面には実質的に侵入しないが、第
２の排気流で除去される。
子に対してフィルタとして機能する。例えば、第１空気
流の入口の熱交換器12の面に向かう花粉は、ランダム・
マトリックス媒体40の面には実質的に侵入しないが、第
２の排気流で除去される。
同様に、第１空気流入口に凝縮した湿気は、ランダム
・マトリックス媒体の面から第２空気流の排気によって
除去される。このように、湿気と空気の清浄さとがラン
ダム・マトリックス媒体40によって維持される。
・マトリックス媒体の面から第２空気流の排気によって
除去される。このように、湿気と空気の清浄さとがラン
ダム・マトリックス媒体40によって維持される。
熱交換器12の回転速度やファン26、28のサイズと同様
に、材料、組成、フィラメントサイズ、多穴性、ランダ
ム・マトリックス媒体の幅がそれぞれの応用例に応じて
正確に選択される。しかしながら、応用例に必要なサイ
ズや流れが一旦決まると、ファンやその他の部材の大き
さが決まり、そしてランダム・マトリックス媒体も、特
性、特定フィラメントサイズや多穴性の範囲で適切材料
から選択される。添付の別表は、本発明の代表的応用例
における代表的パラメータを示す。
に、材料、組成、フィラメントサイズ、多穴性、ランダ
ム・マトリックス媒体の幅がそれぞれの応用例に応じて
正確に選択される。しかしながら、応用例に必要なサイ
ズや流れが一旦決まると、ファンやその他の部材の大き
さが決まり、そしてランダム・マトリックス媒体も、特
性、特定フィラメントサイズや多穴性の範囲で適切材料
から選択される。添付の別表は、本発明の代表的応用例
における代表的パラメータを示す。
ある代表的な実施例とその詳細な説明が、本発明を説
明するためだけの目的で以上述べられて来たが、記述さ
れた装置における種々の変更が、クレームに画定された
発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、当
業者にとって明らかである。空気以外のガスによる本発
明を用いた応用例は、クレームに記載された発明の範囲
から逸脱するものでないことは当業者にとって明白であ
る。
明するためだけの目的で以上述べられて来たが、記述さ
れた装置における種々の変更が、クレームに画定された
発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることは、当
業者にとって明らかである。空気以外のガスによる本発
明を用いた応用例は、クレームに記載された発明の範囲
から逸脱するものでないことは当業者にとって明白であ
る。
（発明の効果） 複数の小径・熱保持繊維材料からなるランダム・マト
リックス媒体を使用する回転輪熱交換器を備えたもので
あって、入力される空気流と排気される空気流との間で
行う熱交換が高い熱効率で行われる。
リックス媒体を使用する回転輪熱交換器を備えたもので
あって、入力される空気流と排気される空気流との間で
行う熱交換が高い熱効率で行われる。
第１図は本発明における熱交換器の破断斜視図、 第２図はその熱交換器の斜視図、 第３図は背面ハウジングカバーが取外された第２図の熱
交換器の背面図、 第４図は第３図の熱交換器の線４−４に沿う側面図、 第５図は熱交換器の他の実施例を示す側面図、 第６図は熱交換器の他の実施例を示す斜視図、 第７図は熱交換器の他の実施例を示す斜視図である。 10……熱換気装置 22,24……空気流 14……ハウジング 40……ランダム・マトリックス媒体 20……支持手段（じゃま板） 12……熱交換器 48……駆動輪（ホイール） 50……モータ 46……スポーク 50……モータ
交換器の背面図、 第４図は第３図の熱交換器の線４−４に沿う側面図、 第５図は熱交換器の他の実施例を示す側面図、 第６図は熱交換器の他の実施例を示す斜視図、 第７図は熱交換器の他の実施例を示す斜視図である。 10……熱換気装置 22,24……空気流 14……ハウジング 40……ランダム・マトリックス媒体 20……支持手段（じゃま板） 12……熱交換器 48……駆動輪（ホイール） 50……モータ 46……スポーク 50……モータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F28D 19/04 F28D 17/02 F28D 20/00
Claims (28)
- 【請求項１】分離された空気流を運ぶようにされている
第１及び第２セクションを有するハウジングと、 ランダム・マトリックス媒体と、このランダム・マトリ
ックス媒体を支持する手段と、熱交換器が前記ハウジン
グ内において回転可能に設けられ、前記第１及び第２セ
クションを遮断するようになっている前記熱交換器と、 前記熱交換器を回転させるための手段とよりなり、 前記ランダム・マトリックス媒体は、関係付けられた小
径・熱保持性繊維材料のマットからなり、 前記小径・熱保持性の繊維材料が、前記マットを形成す
るために機械的手段、化学的手段、熱的手段のいずれか
によって相互関係付けられ、 暖房と冷房の損失を最小として部屋及びビルの換気を行
うことを特徴とする空気対空気熱換気装置。 - 【請求項２】前記関係付けられた小径・熱保持繊維材料
は、実質的にほぼ25ミクロン〜150ミクロンの直径を有
するフィラメントからなる ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項３】前記ランダム・マトリックス媒体は、実質
的にほぼ83％〜ほぼ96％の多穴性を有する ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項４】前記ランダム・マトリックス媒体は、実質
的にほぼ25ミクロン〜150ミクロンの直径を有するフィ
ラメントからなり、実質的にほぼ83％〜ほぼ96％の多穴
性を有するようにされている ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項５】前記マットは、実質的にほぼ25ミクロン〜
80ミクロンのフィラメントからなり、さらに実質的にほ
ぼ90％〜94％の多穴性を有する ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項６】前記ランダム・マトリックス媒体は、実質
的にほぼ0.16ワット/m゜kの比重と、実質的にほぼ1340j
/Kg゜Kの熱を有するポリエステル・フィラメントからな
る ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項７】前記マットが実質的に円形をしている ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項８】前記熱交換器は、前記ハウジングの内側
で、実質的にほぼ10rpm〜50rpmで回転させられる ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項９】前記分離された空気流を、前記第１及び第
２セクションを介して反対方向に向ける手段を含む ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項１０】前記空気流を方向付けする手段が、一つ
かそれ以上のファンを含む ことを特徴とする請求項９記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項１１】前記ランダム・マトリックス媒体を支持
する手段は、 前記ランダム・マトリックス媒体を収容する容器と、 前記容器の二つの平行面に沿って取付けられたスクリー
ン材料であって、及び前記容器及び該スクリーン材料
が、前記ランダム・マトリックス媒体を通過する空気が
実質的に自由に通過し得るようにされているスクリーン
材料と を具備していることを特徴とする請求項１記載の空気対
空気熱換気装置。 - 【請求項１２】前記ランダム・マトリックス媒体を支持
する手段が次の部材を含むもので、それは、 前記容器の二平行面のそれぞれに沿って一つ又はそれ以
上の開口を有する前記ランダム・マトリックス媒体を含
む容器であって、前記一つ又はそれ以上の開口が前記ラ
ンダム・マトリックス媒体を介して空気流が実質的に自
由に通過し得るようにされた容器、 前記容器の中心か前記ランダム・マトリックス媒体を介
して外部に前記容器の外周に向かって放射状に延びるス
ポークとを含む ことを特徴とする請求項１記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項１３】前記熱交換器を回転させるための手段
は、 １つ又はそれ以上のモータと、 前記モータと回転可能に接続された、一つ又はそれ以上
の駆動輪であって、前記駆動輪は前記熱交換器の外周と
係合し、前記モータの回転運動を前記熱交換器の回転運
動に変換するようにされている前記駆動輪と を具備することを特徴とする請求項１記載の空気対空気
熱換気装置。 - 【請求項１４】前記ハウジングは、 前記第１及び第２のセクションと関連付けられた一つ又
はそれ以上の開口を有する一つ又はそれ以上の側面を有
するフレームと、 前記フレームに取付けられ、前記熱交換器を回転可能に
設ける様にされた一つ又はそれ以上の取付けアングル
と、 前記ハウジングの内部に固定された外周バッフルであっ
て、その中で前記熱交換器が回転できる開口を有するよ
うな前記外周バッフルと、 前記外周バッフルと前記熱交換器とに関連付けられた一
つ又はそれ以上のシールであって、前記外周バッフルと
前記熱交換器との間の空気の通過を阻止するようにされ
た前記シールと、 分離された空気流を運ぶようにされた前記第１及び第２
セクションが、さらに前記第１及び第２セクションを画
定する一つ又はそれ以上のバッフルと を具備することを特徴とする請求項１記載の空気対空気
熱換気装置。 - 【請求項１５】一つ又はそれ以上のファンと、前記ハウ
ジングに固定され、前記一つ又はそれ以上のファンを取
付けるための、一つ又はそれ以上のファン取付け板と を具備することを特徴とする請求項14記載の空気対空気
熱換気装置。 - 【請求項１６】前記ファンは、前記一つ又はそれ以上の
第１及び第２セクションの入口に位置する ことを特徴とする請求項15記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項１７】前記側面の開口は、前記分離された空気
流の再循環を防ぐようにされた、一つ又はそれ以上の入
口開口と出口開口を具備する ことを特徴とする請求項15記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項１８】前記熱交換器が働く二つの空気流におけ
る熱エネルギーを交換するための、ランダム・マトリッ
クス媒体と、 前記ランダム・マトリックス媒体を支持するための手段
と、 前記ランダム・マトリックス媒体を回転させるための手
段と 前記ランダム・マトリックス媒体が、関係付けられた小
径・熱保持繊維材料を含み、 前記小径・熱保持繊維材料は、前記マットを形成するた
めに機械的手段、化学的手段、熱的手段のいずれかによ
って相互関係付けられている ことを特徴とする空気対空気熱換気装置。 - 【請求項１９】前記ランダム・マトリックス媒体が、実
質的にほぼ25ミクロン〜150ミクロンの直径を有するフ
ィラメントからなる ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２０】前記ランダム・マトリックス媒体が、実
質的にほぼ83％〜96％の多穴性を有する ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２１】前記ランダム・マトリックス媒体が、実
質的にほぼ25ミクロン〜150ミクロンの直径を有するフ
ィラメント材料からなり、前記ランダム・マトリックス
媒体が、実質的にほぼ83％〜96％の多穴性を有するもの
である ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２２】前記マットが、実質的にほぼ25ミクロン
〜80ミクロンの直径を有するフィラメントからなり、90
％〜94％の多穴性を有するものである ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２３】前記ランダム・マトリックス媒体は、ポ
リエステル・針穿穴フェルトで構成されていることを特
徴とする請求項18記載の空気対空気熱交換器。 - 【請求項２４】前記ランダム・マトリックス媒体が、実
質的に1.380の比重と、実質的に0.16ワット/m゜Kの熱導
伝性と、及び実質的に1340j/Kg゜Kの熱を有するポリエ
ステル・フィラメントからなる ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２５】前記ランダム・マトリックス媒体が、金
属ワイヤのマットからなる ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２６】前記ランダム・マトリックス媒体を支持
する手段は、前記ランダム・マトリックス媒体を含む容
器を含み、かつ前記容器が、さらに前記空気流が前記ラ
ンダム・マトリックス媒体を実質的に自由に通過するよ
うにし、かつ前記ランダム・マトリックス媒体を保持す
るための手段を含む ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２７】前記ランダム・マトリックス媒体を保持
するための手段が、スクリーン材料を含む ことを特徴とする請求項26記載の空気対空気熱換気装
置。 - 【請求項２８】前記ランダム・マトリックス媒体を回転
させる手段は、 前記ランダム・マトリックス媒体を支持するための手段
と関連する軸組立体と、 一つ又はそれ以上のモータと、 前記１つ又はそれ以上のモータの回転運動を、前記ラン
ダム・マトリックス媒体を支持する手段に転換し、それ
によって前記ランダム・マトリックス媒体を前記軸組立
体に協働して回転させるための手段とを具備する ことを特徴とする請求項18記載の空気対空気熱換気装
置。
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