JP3916956B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、換気装置に係り、例えば、静止型吸着除湿素子を使用して、一台の機器で除湿・加湿・換気・暖房を行うことができる調湿換気装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消費電力が少なく、水分以外の空気成分も制御できる乾式除加湿装置については、例えば、特開平４−２８１１３２号公報で報告されたものが挙げられる。以下に、この従来の乾式除加湿装置を、図面を参照して説明する。
図５は特開平４−２８１１３２号公報で報告された従来の乾式除加湿装置の構成を示す断面図である。１０１Ａは吸着部で、加熱源１０２と吸着材１０１が担持され、コルゲート状に成形されている。１０３は送風機で、吸着部１０１Ａの上流側に配置している。
【０００３】
１０４は帯電フィルタで、送風機１０３より上流側に設けている。１０５は室外空気を取入れる室外給気口で、１０６は室外に空気を排気する室外排気口であり、室外給気口１０５と室外排気口１０６は２重管となっている。１０７は室内空気を取入れる室内給気口であり、１０８は室内に空気を排気する室内排気口である。１０９は給気切換部で、給気を室内側から行うか、それとも室外側から行うかを選択する。１１０は排気切換部であり、排気を室内側へ行うか、それとも室外側へ行うかを選択する。１１１は加熱熱源１０２のＯＮ-ＯＦＦ制御、送風機１０３の運転、各切換部１０９、１１０の制御等を行う制御部である。
【０００４】
ここで、除湿換気機能を説明する。制御部１１１は、まず吸着材１０１に吸着している水分を脱離するため、給気切換部１０９により室外側を閉塞させるとともに、排気切換部１１０により室内側を閉塞させ、送風機１０３と加熱源１０２を運転させる。室内空気は、加熱源１０２によって、加熱された吸着材１０１から脱離した水分を吸着材１０１から放出し、室外排気口１０６から排気される。この時、排気空気中には、吸着材１０１から脱離した水分と室内空質成分が含まれている。
【０００５】
時間が経過し、吸着材１０１中の水分がなくなると、制御部１１１は、加熱源１０２の通電を切り送風機１０３のみを運転させることにより、吸着材１０１の温度を水分が吸着できる水準まで低下させる。次いで、制御部１１１は、吸着動作に移るために、送風機１０３の運転を停止させ、給気切換部１０９により室内側を閉塞させるとともに、排気切換部１１０により室外側を閉塞させるようにする。その後、送風機１０３を運転させる。
【０００６】
これにより、室外給気口１０５より室外空気は、帯電フィルタ１０４によって、塵埃、浮遊粒子などが吸着され、吸着材１０１により水分が吸着され、清浄な乾燥空気として室内に供給される。以上の再生動作−吸着動作を繰り返すことにより、除湿換気がなされる。
【０００７】
次に、加湿機能について説明する。加湿換気時、制御部１１１は、吸着動作から開始するようにする。制御部１１１は、給気切換部１０９により室外側を閉塞させるとともに、排気切換部１１０により室内側を閉塞させる。送風機１０３は、運転を開始し、吸着材１０１に室内空気を供給し、水分を吸着させる。乾燥した室内空気は、室外排気口１０６から排気される。吸着材１０１が破過状態になると、制御部１１１は、送風機１０３の運転を停止し、給気切換部１０９により室内側を閉塞させるとともに、排気切換部１１０により室外側を閉塞させるようにする。
【０００８】
その後、制御部１１１は、加熱源１０２に通電し、吸着材１０１を加熱させる。室外給気口１０５より室外空気は帯電フィルタ１０４を通過後、加熱より再生温度まで達して水分を脱離し始めた吸着材１０１を通り、水分を受け取り、室内排気口１０８より室内に給気される。以上の吸着動作−再生動作を繰り返すことにより、加湿換気がなされる。この従来の乾式除加湿装置は、制御部１１１により、送風機１０３と風路切換部１０９、１１０及び加熱源２を操作することにより、除湿換気と加湿換気を行うことができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したような従来の乾式除加湿装置は、装置全体を室内に設置しており、室外給気口１０５と室外排気口１０６のみが壁を貫通している構成を採っているため、特に室外空気を給気する時や排気する時に流路が曲がりくねっていて、しかも流路断面が小さくなっている。このため、流路の圧力損失抵抗が大きくなり、よって送風機の送風量が多くとれないので、特に吸着材１０１の吸着性能が低下したり、送風機の騒音が大きくなったりするという欠点があった。
【００１０】
また、従来の乾式除加湿装置は、装置本体を室内に設置する構成を採っているため、装置本体が室内に出っ張って、室内行動の邪魔や美観を損ねるという問題もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、流路の圧力損失抵抗を小さくし送風機の送風量を多く取って、吸着除湿素子の吸着性能を増大させることができるとともに、送風機の騒音を低下することができるほか、室内の出っ張りを少なくして、室内行動の邪魔や美観を損ねることがないようにできる換気装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による換気装置は、空気を通し水分を吸着する吸着除湿素子と、該吸着除湿素子を加熱するヒーターと、前記吸着除湿素子に空気を送る送風機と、該送風機の流路の上流側にそれぞれ対向して設けられた室内側給気口及び室外側給気口と、流路を室内側給気口あるいは室外側給気口に選択する給気切換ダンパーと、前記送風機の流路の下流側にそれぞれ対向して設けられた室内側排気口及び室外側排気口と、流路を室内側排気口あるいは室外側排気口に選択する排気切換ダンパーとを有するものである。
【００１３】
また、上記換気装置において、装置本体は、室内グリルを除いて壁貫通して配置されるものである。
【００１４】
また、上記換気装置において、前記送風機は、前記吸着除湿素子よりも下流側に配置されるものである。
また、上記換気装置において、前記送風機は、前記吸着除湿素子よりも上流側に配置されるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
実施の形態１.
図１は本発明に係る実施の形態１における換気装置の構成を示す断面側面図、図２は図１に示す吸着除湿素子の斜視図である。図１において、静止型の吸着除湿素子１は、例えば、セラミックス等の無機繊維にシリカゲル等を重合反応で結合させてなる。吸着除湿素子１は、図２に示すように、例えば、処理空気を通す直線状多数の通路１ａがコルゲート状に全体に渡って分布する直方体状や立方体状に構成されている。
【００１６】
送風機３は、吸着除湿素子１よりも下流側に設けられている。吸着除湿素子１よりも上流側には、フィルター４、ヒーター２及び均一板１２が順次下流側に向かって配置されている。フィルター４は、室内又は室外から給気された空気の塵埃等を除去する機能を有している。ヒーター２は、吸着除湿素子１を加熱し吸着除湿素子１から水分を脱着して吸着除湿素子１を再生する機能を有している。均一板１２は、複数の通気穴１２ａが設けられ、再生用の空気を複数の通気穴１２ａを介して均一に分散させて吸着除湿素子１に当てる機能を有している。
【００１７】
ヒーター２は、上流側のフィルター４と下流側の均一板１２との間に配置されており、均一板１２は、上流側のヒーター２と下流側の吸着除湿素子１との間に配置されている。換気装置の一番上部で、送風機３の流路の上流側には、それぞれ対向するように室外空気を取入れる室外給気口５と室内空気を取入れる室内給気口７が設けられている。換気装置の装置本体は、室内グリル１４を除いて壁１５を貫通し、室外側まで突出するように設けられている。室内グリル１４は、室内側において、壁１５内に収まっている装置本体から突出するように設けられている。
【００１８】
室内給気口７は、室内側に配置された室内グリル１４の上部に設けられている。室内給気口７と対向して設けられた室外給気口５は、壁１５貫通された装置本体の室外側に突出された部分の上部に設けられている。換気装置の１番下部で、送風機３の流路の下流側には、それぞれ対向するように室外に排気する室外排気口６と室内に排気する室内排気口８が設けられている。室内排気口８は、室内側に配置された室内グリル１４の下部に設けられている。室外排気口６は、壁１５貫通された装置本体の室外側に突出された部分の下部に設けられている。
【００１９】
給気切換ダンパー９は、室外給気口５とこれと対向する室内給気口７との間の流路内に設けられ、給気を室内側又は室外側に選択する機能を有している。排気切換ダンパー１０は、室外排気口６とこれと対向する室内排気口８との間の流路内に設けられ、排気を室内側又は室外側に選択する機能を有している。制御部１１は、室内グリル１４内の室内排気口８上部に設けられており、ヒーター２のＯＮ／ＯＦＦ制御、送風機３の運転制御、及び切換ダンパー９、１０の制御等を行う機能を有している。断熱材１３は、ヒーター２や吸着除湿素子１等の側部に設けられ、再生時にヒーター２や吸着除湿素子１等からの放熱を防ぐ機能を有している。
【００２０】
次に、本実施の形態における換気装置の動作について説明する。
図１に示すように、換気装置の装置本体は、室内グリル１４を除いて壁１５を貫通して、装置本体のほとんどが壁１５内に埋め込まれており、室内には室内グリル１４のみが設置されている。このため、図５に示す従来の装置本体が室内に配置されているものに比べて、室内の出っ張りを少なくすることができ、室内行動の邪魔や美観を損ねることがないようにできる。
【００２１】
また、室外給気口５と室内給気口７は、対向して配置するとともに、室外排気口６と室内排気口８は、対向して配置するように構成している。これにより、室外給気口５、室外排気口６、室内給気口７及び室内排気口８において、図５に示す従来のものに比べて、流路断面を多く取ることができ、しかも流路の曲がり個所も少なくすることができる。従って、流路の圧力損失抵抗を小さくして、送風機３の送風量を多く取ることができるので、吸着除湿素子３の吸着性能を増大させることができ、しかも送風機の騒音を低下することができる。
【００２２】
図３は図１に示す換気装置における動作を説明するための図である。図１に示す換気装置は、図３に示すように、制御部１１により、給気切換ダンパー９、排気切換ダンパー１０及びヒーター２等の動作を制御することによって種々の機能、作用を実現することができる。ここで、送風機３は、制御部１１により、吸着、再生におけるそれぞれの過程中、所定の風量で運転されるように制御される。
【００２３】
吸着時、送風機３は、吸着除湿素子１に水分を効率よく吸着させることを考慮すると、再生時よりもできるだけ風量を大風量になるように制御部１１により制御される。これに対し、再生時、送風機３は、吸着除湿素子１を効率よく再生することを考慮すると、吸着除湿素子１が許容できる範囲内で再生温度を高くするように、吸着時よりもできるだけ風量を少風量になるように制御部１１により制御される。
【００２４】
ここで、除湿機能No1の除湿のみ（換気なし）の例について説明する。吸着除湿素子１の再生過程では、給気切換えダンパー９は室内側を閉じ、排気切換えダンパー１０も室内側を閉じる。ヒーター２は通電する。室外空気は室外給気口５から送風機3によって吸引され、ヒーター２により加熱され高温の空気となる。この高温空気により，吸着除湿素子１は加熱され、吸着除湿素子１の吸着水分を放出し室外排気口６から排気する。
【００２５】
次に、除湿過程では、給気切換えダンパー９は室外側を閉じ、排気切換えダンパー１０も室外側を閉じる。ヒーター２は通電しない。室内空気は室内給気口７から吸引され、吸着除湿素子１によって室内の水分を吸着し、室内排気口８から室内に乾燥空気を供給する。以下、再生・吸着を繰り返しながら室内を除湿して行く作用を行うものである。この場合は、換気を伴わない除湿となる。
【００２６】
なお、フィルター４は、室内空気を清浄空間にすることができると同時に、吸着除湿素子１の通路１ａを塵埃等で閉塞させないようにできる機能する。また、均一板１２は、ヒーター２で加熱される温風を通気穴１２ａに透過させ分散させて、吸着除湿素子１に対して均一に当てるようにして吸着除湿素子１の再生効率を高めることができる。
【００２７】
次に、加湿機能No5の加湿時（再生時）のみにおける換気の例について説明する。吸着過程では、給気切換えダンパー９は室内側を閉じ、排気切換えダンパー１０も室内側を閉じる。ヒーター２は通電する。室外空気は室外給気口５から吸引され、吸着除湿素子１によって室外の水分を吸着し、室外排気口６から排気される。この時、換気はしていない。
【００２８】
続いて、吸着除湿素子１の再生（加湿）過程では、給気切換えダンパー９は室内側を閉じ、排気切換えダンパー１０は室外側を閉じる。ヒーター２は通電する。室外空気は室外給気口５から吸引され、ヒーター２によって加熱され高温の空気となる。この高温空気により、吸着除湿素子１は加熱され、前述した吸着過程で吸着した水分を放出し室内排気口８から排気され室内に加湿空気を供給する。この場合の加湿過程は、換気を伴う加湿作用である。 以下、再生・吸着を繰り返しながら室内を加湿換気していく。
【００２９】
その他の除湿・加湿機能も同様な作用である。次に、換気機能No7の排気換気の場合について説明する。給気切換えダンパー９は室外側を閉じる。排気切換えダンパー１０は室内側を閉じる。ヒーター２は通電しない。送風機３を運転すると、室内の汚れた空気は、室外に排気される。すなわち排気換気の作用となる。
【００３０】
次に、換気機能No8の給気換気の場合について説明する。給気切換えダンパー９は室内側を閉じる。排気切換えダンパー１０は室外側を閉じる。ヒーター２は通電しない。送風機３を運転すると、室外の清浄空気は、室内に排気（供給）される。すなわち給気換気の作用となる。なお、この時、外気が低温で、給気が冷たく寒く感じる場合は、ヒーター２を通電させると、No9である給気予熱換気となり、冷気進入防止となる。
【００３１】
次に、暖房機能No10について説明する。給気切換えダンパー９は室外側を閉じる。排気切換えダンパー１０も室外側を閉じる。ヒーター２は通電する。送風機３を運転すると、室内空気は室内給気口７から吸引され、ヒーター２によって加熱され、室内排気口８から室内に温風を供給し室内を暖房する作用となる。なお、ヒーター２からの放熱損失を小さくするために、表面温度の低いヒーター２や、断熱性能の良い断熱材１３を使用することは言うまでもない。
【００３２】
上記実施の形態では、図１に示すように、送風機３、吸着除湿素子１よりも下流側に配置して構成することで、吸着除湿素子１に空気を均一に通過させることができるという点で好ましい態様の場合について説明したが、例えば、図４に示すように、送風機３を、吸着除湿素子１よりも上流側に配置して構成してもよい。この場合、加湿空気は送風機を通過しないから結露の恐れを少なくできるという利点を有する。
【００３３】
【発明の効果】
本発明による換気装置は、空気を通し水分を吸着する吸着除湿素子と、吸着除湿素子を加熱するヒーターと、吸着除湿素子に空気を送る送風機と、送風機の流路の上流側にそれぞれ対向して設けられた室内側給気口及び室外側給気口と、流路を室内側給気口あるいは室外側給気口に選択する給気切換ダンパーと、送風機の流路の下流側にそれぞれ対向して設けられた室内側排気口及び室外側排気口と、流路を室内側排気口あるいは室外側排気口に選択する排気切換ダンパーとを有するように構成することにより、室外給気口、室外排気口、室内給気口及び室内排気口において、流路断面を多く取ることができ、しかも流路の曲がり個所も少なくすることができる。従って、流路の圧力損失抵抗を小さくして、送風機の送風量を多く取ることができるので、吸着除湿素子の吸着性能を増大させることができ、しかも送風機の騒音を低下することができる。
【００３４】
また、上記換気装置においては、装置本体を、室内グリルを除いて壁貫通して配置されるように構成することにより、従来の装置本体が室内側に配置されているものに比べて、室内の出っ張りを少なくすることができるので、室内行動の邪魔や美観を損ねることがないようにできる。
【００３５】
また、上記換気装置においては、送風機を、吸着除湿素子よりも下流側に配置して構成することにより、吸着除湿素子に空気を均一に通過させることができるので、吸着性能を向上させることができる。
【００３６】
また、上記換気装置においては、送風機を、吸着除湿素子よりも上流側に配置して構成することにより、加湿空気は送風機を通過しないから、送風機での結露の恐れをなくし、加湿量を多くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態１における換気装置の構成を示す断面側面図である。
【図２】 図１に示す吸着除湿素子の斜視図である。
【図３】 図１に示す換気装置における動作を説明するための図である。
【図４】 本発明に適用できる換気装置の構成を示す断面側面図である。
【図５】 従来の乾式除加湿装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 吸着除湿素子、１ａ 通路、２ ヒーター、３ 送風機、４ フィルター、５ 室外給気口、６ 室外排気口、７ 室内給気口、８ 室内排気口、９ 給気切換ダンパー、１０ 排気切換ダンパー、１１ 制御部、１２ 均一板、１２ａ 通気穴、１３ 断熱材、１４ 室内グリル、１５ 壁。

Claims (4)

1. 空気を通し水分を吸着する吸着除湿素子と、
   前記吸着除湿素子を加熱するヒーターと、
   前記吸着除湿素子に空気を送る送風機と、
   前記吸着除湿素子、前記吸着除湿素子より上流に設けられた前記ヒーター、および上流から下流に向かう送風を行う前記送風機を風路内に収納する送風機流路と、
   前記送風機流路の上流側にそれぞれ対向して設けられた室内側給気口及び室外側給気口と、
   前記室内側給気口および前記室外側給気口のいずれか一方を選択して前記送風機流路の上流側に連通させる給気切換ダンパーと、
   前記送風機流路の下流側にそれぞれ対向して設けられた室内側排気口及び室外側排気口と、
   前記室内側排気口および前記室外側排気口のいずれか一方を選択して前記送風機流路の下流側に連通させる排気切換ダンパーと
   を有することを特徴とする換気装置。
2. 請求項１に記載の換気装置において、装置本体は、室内グリルを除いて壁貫通して配置されることを特徴とする換気装置。
3. 請求項１乃至２に記載の換気装置において、前記送風機は、前記吸着除湿素子よりも下流側に配置されることを特徴とする換気装置。
4. 請求項１乃至３に記載の換気装置において、前記送風機は、前記吸着除湿素子よりも上流側に配置されることを特徴とする換気装置。

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