JP3979218B2 - 建物用換気装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物内部の空気を建物外部に排出するとともに建物外部の空気を建物内部に導入して建物内の換気を行う建物用換気装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
全熱交換型換気装置としては特開平10−281523号公開公報に開示されているものが知られている。
【0003】
この公報に開示された全熱交換型換気装置は、熱交換率を高くし、構造簡単で天井の狭い一般の家屋にも容易に取り付けることができる全熱交換型換気装置を提案するものであり、建物外部の空気(以下、外気という)を取り入れて建物内部(室内)に送風する吸気経路と、建物内部の空気(以下、室内空気という)を建物外部に排出する排気経路とを備えている。この排気経路と前述の吸気経路との内部には、送風ファンがそれぞれ備えられており、外気導入と室内空気の排出とを同時に行うことにより、高効率の換気が行われるようになっている。また、室内空気と外気との温度差による室内の温度変化を低減すべく、熱交換器により外気と室内空気との熱交換が行われるようになっている。
【0004】
この熱交換器は、細い空気通路を熱伝導率の良い紙等により多数形成し、隣接する空気通路を外気導入路と室内空気排出路とに振り分けて、両者を交差させる構成となっている。外気が室内に導入される際にこの外気導入路を通過し、また室内空気が建物外部(室外)に排出される際にこの室内空気排出路を通過することで互いの空気の熱交換が行われ、例えば夏は、排出される室内空気によって導入外気が冷却され、冬は排出される室内空気によって導入外気が暖められて、換気の際に室内の温度がなるべく変化しないようになっている。
【0005】
そして、出願人は特願2001−394411において、建物外部の空気を導入する外気導入(吸気)ダクトと熱交換器との間に煤塵・粉塵・花粉等をろ過するフィルタを設けた換気装置を発明している。この換気装置によれば、フィルタによってろ過された空気が建物内部に導かれるので、建物内部に清浄な空気を導入することができる。
【0006】
この従来の建物の換気装置は、建物の天井等に設置するため装置全体をなるべく薄くかつ小さく構成する必要がある。そのため、換気装置は相対的に高さ方向寸法の小さい略直方体形状とされ、その側面に外気を導入するための吸気ダクトと室内空気を排出するための排気ダクトとが横に並ぶように配置されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこの従来の換気装置は、図7に示すように吸気ダクト22と排気ダクト23とが横に並ぶように側面21に配置されているので、吸気ダクト22が側面21に対して片側に寄った位置に配置されている。したがって、装置本体24内部に設けられたフィルタ25の片側にのみ導入外気が多く導かれることとなり、その導入外気が多く導かれた方の流速が大きくなってフィルタ25の有する機能を充分に発揮することができないものとなっていた。フィルタ25の片側にのみ導入外気が多く導かれるので、フィルタ25の目詰まりが部分的に頻繁になってしまい、メンテナンスが大変であるという問題もあった。
【0008】
さらにフィルタ25を通った後も、そのフィルタ25の下流側に設けられた熱交換器26の片側にのみ導入外気が多く導かれることとなり、その導入外気が多く導かれた方の流速が大きくなって熱交換器26の有する機能を充分に発揮することができないものとなっていた。
【0009】
近年では冷暖房化により室内で発生する窒素酸化物(NOx)や屋外での車の排気ガスによって大気が汚染されており、その汚染空気が室内に給気されることによって引き起こされるNOx等による室内汚染が問題となっている。さらに、室内への給気の際に周辺空気の臭気が室内に供給され、居住者に不快感を与える場合もある。
【0010】
したがって換気装置においては、室内への給気の際に導入外気からNOx等の有害物質を除去するとともにその臭気を除去する必要があり、有害物質除去フィルタや脱臭フィルタは必要不可欠なものとなっている。
【0011】
しかしながら、これらのフィルタが部分的に汚れてしまうとNOx等の有害物質に対する除去性能や脱臭性能が充分に発揮できないという問題があった。フィルタが汚れて除去性能・脱臭性能が劣化した場合にはフィルタ交換を行うが、これらのフィルタは比較的高価であるので、フィルタ寿命の低下によってフィルタ交換の頻度が高くなるとコストがかかってしまうという問題もあった。
【0012】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、室外から取り入れられる外気を、換気装置に設けられたフィルタや熱交換器に拡散して導くことにより、フィルタ寿命を向上させ、フィルタや熱交換器の有する機能を充分に発揮する建物用換気装置を提供することを課題とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本願の請求項1の建物用換気装置は、建物内部の空気を建物外部に排出するためのファンと、
建物外部の空気を建物内部に導入するためのファンと、
前記建物外部の空気を装置本体内に導くための吸気ダクトと、
前記装置本体内に設けられ且つ前記吸気ダクトを介して建物外部から導入された空気をろ過する空気フィルタと、
前記建物内部の空気を前記建物外部へ導くための排気ダクトとを有する建物用換気装置であって、
前記吸気ダクトから前記装置本体内へ空気を導入させる導入開口と前記空気フィルタとの間に、互いに異なる角度で配置された複数の平板または複数の曲面板から構成される拡散板を設け、
前記導入開口から導入された空気を前記拡散板により拡散して前記空気フィルタへ導くことを特徴とする。
【0014】
請求項2に記載の建物用換気装置は、請求項1に記載の建物用換気装置において、建物内部の空気と建物外部の空気との熱交換を行うための熱交換部を有することを特徴とする。
【0015】
請求項3に記載の建物用換気装置は、前記拡散板が、前記吸気ダクト又は該吸気ダクトを前記装置本体に接続するためのダクト接続部に設けられたことを特徴とする。
【0019】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の実施の形態に係る換気装置(建物用換気装置)1の内部構成を側方から見た模式図を示す。図1においては視認容易のため、模式的に吸気ダクト12と排気ダクト10とが上下二段に構成されているように示されているが、換気装置の高さ寸法を低減するために、実際にはそれらのダクトは図2に示すように略横に並んだような構成となっている。この換気装置1は、主に建物の各居室の24時間常時換気システムに用いられるが、例えば浴室換気システム等に適用することも可能である。
【0020】
この換気装置1は、略直方体状の装置本体1aの側面に外気(以下、Outside Air:OAという)を取り入れるための吸気ダクト12、室内空気(以下、Return Air:RAという)を排出するための排気ダクト10、室内へ空気を供給するための給気ダクト18が設けられ、さらに下面にフロントパネル4が取付けられて構成される。
【0021】
この換気装置1は建物の室内天井に取り付けられ、装置本体1aは、その取付けのためのハウジングケース2を備えている。このハウジングケース2の下部には室内空気RAを取り入れるための導入開口3が形成されており、この導入開口3には、室内天井とほぼ同じ面に位置するようにフロントパネル4が取り付けられている。フロントパネル4には開口部5が形成されており、開口部5から取り入れられた室内空気RAは導入開口3を経由してファン6に導入される。
【0022】
熱交換部としての熱交換器8は、室内空気RAと外気OAとの熱交換を行うものであり、排出する室内空気RAを通過させる室内空気排出路と、室外から取り入れる外気OAを通過させる外気導入路とを備えている。
【0023】
室内空気排出路及び外気導入路は、それぞれ細長い紙の管材によって形成され、室内空気排出路の菅材と外気導入路の管材とがそれぞれ交互に隣り合うように配置されることにより、排気される室内空気RAと導入される外気OAとで伝熱による熱交換が行われるようになっている。なお、この実施の形態ではそれらの管材は紙で構成されているが、熱伝導率の高い薄いプラスチック・金属等でも良い。
【0024】
室内空気RAの排気流路は、フロントパネル4の開口部5と、ファン6と、ファン格納室7と、熱交換器8の室内空気排出路と、風路9と、排気ダクト10とにより構成されている。
【0025】
ファン格納室7は熱交換器8の室内空気排出路に通じ、その室内空気排出路は風路9を経由して排気ダクト10に通じている。ファン格納室7には遠心タイプのファン6が配置され、このファン6がモータ11Aによって駆動されて回転することにより、開口部5から取り入れられた室内空気RAが熱交換器8を通って排気ダクト10から排気(Exhaust Air:EAという)として室外へ排出される。
【0026】
外気OAを取り入れて室内に導入する吸気流路は、吸気ダクト12と、拡散板13と、フィルタ(空気フィルタ)14と、風路15と、熱交換器8の外気導入路と、ファン16と、ファン格納室17と、給気ダクト18とで構成されている。風路15は熱交換器8の外気導入路に通じ、その外気導入路はファン16の吸気孔16A、ファン格納室17を経由して給気ダクト18に通じている。ファン格納室17には遠心タイプのファン16が配置され、このファン16がモータ11Aによって駆動されて回転することにより、吸気ダクト12から取り入れられた外気OAが拡散板13、フィルタ14、熱交換器8を通って給気ダクト18から室内給気(Supply Air:SAという)として室内に供給される。
【0027】
拡散板13は、図2及び図3に示すように平板13a,13bによって構成され、吸気ダクト12とフィルタ14との間、すなわち吸気流路中フィルタ14の上流位置に配置されている。平板13a、平板13bは互いに異なる角度で所定の間隔をあけて吸気ダクト12の空気出口前方に立てられ、平板13aは、その平板面13a’を外気OAの流入方向に対して図に示すように所定角度傾けて配置されている。
【0028】
それにより、吸気ダクト12から導入された外気OAは、図2及び図3に示すように3方向の空気流A1,A2,A3に分かれてフィルタ14の全面に万遍なく拡散して導かれる。
【0029】
フィルタ14は、外気OAを室内に導入する際に、外気OAに含まれる煤塵・粉塵・花粉等をろ過して清浄にするためのもので、例えば蛇腹状に折り畳まれた不織布等で構成されている。なお、フィルタ14に抗菌・防かび・光触媒等の機能を持たせてもよい。また、フィルタ14が、導入外気OA中に含まれるNOx等の有害物質を除去する有害物質除去フィルタ、導入外気OAを脱臭する脱臭フィルタであってもよい。
【0030】
次にこの実施の形態に係る建物用換気装置1の動作について説明する。
【0031】
電源が投入されるとモータ11Aに通電され、ファン6及びファン16が回転を開始する。ファン6が回転すると、室内空気RAが開口部5から導入開口3を通ってファン6の回転中心付近に吸い込まれ、ファン6の回転によりファン格納室7に吹き付けられる。
【0032】
ファン格納室7に吹き付けられた室内空気RAは、熱交換器8の室内空気排出路を通る。その際、熱交換器8の外気導入路を通る外気OAとの間で熱交換が行われる。
【0033】
例えば夏においては、エアコン等により冷却され外気OAよりも低温とされた室内空気RAが熱交換器8の室内空気排出路を通る際に、熱交換器8の外気導入路を通る高温の外気OAから熱を奪う。それにより導入される外気OAが冷却され、低温の室内給気SAとなって室内に供給されるので、この換気装置1によって換気を行っても室内の温度は殆ど変化しない。
【0034】
反対に冬においては、エアコン等により暖められ外気OAよりも高温とされた室内空気RAが熱交換器8の室内空気排出路を通る際に、熱交換器8の外気導入路を通る低温の外気OAに対して熱を与える。それにより導入される外気OAが暖められ、高温の室内給気SAとなって室内に供給されるので、この換気装置1によって換気を行っても室内の温度は殆ど変化しない。
【0035】
熱交換器8を通った室内空気RAは風路9に導かれ、その後排気ダクト10を通って排気EAとして室外へと排出される。
【0036】
ファン16も同様に回転しているので、その回転により外気OAが吸気ダクト12から吸い込まれる。吸い込まれた外気OAは、平板13a,13bから構成される拡散板13に導かれ、拡散板13によって3方向の空気流A1,A2,A3に分けられて拡散し、万遍なくフィルタ14の全面に導かれる。
【0037】
フィルタ14の全面に拡散して導かれた外気OA(空気流A1,A2,A3)は、そのままフィルタ14の下流側に配置された熱交換器8の外気導入路全面に万遍なく導かれ、略均一に外気導入路を通る。この熱交換器8内で前述のように室内空気排出路を通る室内空気RAとの熱交換が行われる。
【0038】
熱交換器8を通った外気OAはファン16の吸気孔16Aに導かれ、ファン16によってファン格納室17に吹き付けられ、給気ダクト18を通って室内給気SAとして室内へと供給される。
【0039】
拡散板13によって外気OAが拡散して万遍なくフィルタ14の全面に導かれているので、フィルタ14を通る外気OAの流速が全体として略均一となる。その結果、フィルタ14の有する機能を充分に発揮することができて、外気OA中に含まれる煤塵・粉塵・花粉等を効果的に除去することができる。外気OAがフィルタ14の全面に万遍なく拡散して導かれるので、フィルタ14の目詰まりが部分的に頻繁になってしまうこともない。
【0040】
フィルタ14に有害物質除去フィルタや脱臭フィルタを用いた場合には、NOx等の有害物質の除去性能や脱臭効率の向上に繋がるうえに、これらのフィルタ寿命を延ばすことができる。したがって、フィルタ14の交換サイクルを長くすることができてフィルタを有効に利用でき、メンテナンスを効率的なものとすることができるうえにフィルタ交換に必要なコストも低減させることができる。
【0041】
また、外気OAがフィルタ14の下流側に配置された熱交換器8にも万遍なく拡散して導かれるので、熱交換器8を通る外気OAの流速が全体として略均一となる。その結果、熱交換器8内での外気OAと室内空気RAとの熱交換も全体として略均一に行われ、熱交換が効率的なものとなる。
【0042】
[実験結果]
従来の換気装置(フィルタ14が配置されており、拡散板13が配置されていないもの)による導入外気OA中の含有NOx(窒素酸化物)の除去率と、この実施の形態に係る換気装置1において、フィルタ14にNOx等の有害物質除去フィルタを用いた場合の導入外気OA中の含有NOxの除去率とを、フィルタ14のフィルタ厚さを変えつつ比較したのでその実験結果を図4に示す。
【0043】
図4から明らかなように、実験を行ったいずれのフィルタ厚さにおいてもこの実施の形態に係る換気装置1のNOx除去率は従来の換気装置のNOx除去率よりも向上している。
【0044】
なお、上記実施の形態においては、平板13a,13bを所定の角度位置に固定して配置しているが、より万遍なくフィルタ14に外気OAを導くことができるように公知の調整手段によって平板13a,13bの位置や角度が調整できるものであってもよい。また、平板13a,13bの材質としては、アルミ・鉄・真鍮等の金属のほか、プラスチック、紙等でもよく、その形状は略長方形平面を有するものに限らず、略半円形平面を有するものであってもよい。
【0045】
拡散板13は、例えば図5に示すように3枚の曲面板13c,13d,13e,で構成されていてももちろんよい。すなわち、外気OAをフィルタ14の全面に万遍なく拡散させて導くことができるものであれば、拡散板13は平板で構成されていても曲面板で構成されていてもよく、またその枚数も特に限定するものではない。
【0046】
また、上記実施の形態においては、モータ11Aでファン6とファン16とを駆動する構成としているが、ファン6とファン16とをそれぞれ別のモータによって駆動し、それぞれの回転数を制御する構成としてもよい。そうすることにより、建物全体としての空気の吸引量と排出量とを調整することができ、すき間音等の問題の発生を防止することができる。
【0047】
フィルタ14の上流側に拡散板13を配置するスペースがない場合は、拡散板13をフィルタ14と熱交換器8との間、又は熱交換器8とファン16との間に配置することも可能である。それにより、配置設計上の自由度を確保しつつフィルタ14や熱交換器8に万遍なく外気OAを拡散させて導くことができる。装置本体1a内に拡散板13を配置するスペースがない場合は、吸気ダクト12内や吸気ダクト12を装置本体1aに接続するダクト接続部12a内に拡散板13を設ける構成としてもよい(図6を参照)。
【0048】
なお、熱交換部として、熱交換器8の代わりに熱交換素子を用いたり熱交換や除加湿を行うロータ等を用いてもよい。
【0049】
【発明の効果】
以上説明したように、本願の請求項1に係る発明によれば、建物外部の空気の流路中に建物外部の空気の流れを拡散するための拡散板が設けられているので、空気フィルタの全面に万遍なく建物外部の空気を拡散させて導くことができる。それにより、この換気装置に導入される建物外部の空気が略均一に空気フィルタを通り、空気フィルタの煤塵・粉塵・花粉等の除去機能を充分に発揮することができる。また、空気フィルタの一部分の目詰まりが頻繁になることもなく、フィルタ清掃やフィルタ交換を行う頻度が少なくなるのでメンテナンスも簡単なものとなる。
【0050】
請求項2に係る発明によれば、空気フィルタを通った後の熱交換器の全面にも万遍なく建物外部の空気を拡散させて導入することができるので、熱交換器の有する機能を充分に発揮することができ、導入される建物外部の空気と、排出される室内空気との熱交換を効率的に行うこともできる。
【0052】
請求項3に係る発明によれば、拡散板が吸気ダクト又はダクト接続部に設けられているので、配置設計の自由度が増し、装置本体内に拡散板を配置するスペースがない場合であっても、吸気ダクト又はダクト接続部内に拡散板を配置して空気フィルタや熱交換器の機能を充分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態に係る換気装置の内部構成を側方から見た模式図である。
【図2】図1の換気装置の内部構成を下面から見た模式図である。
【図3】図1の換気装置の拡散板近傍を部分的に示す斜視図である。
【図4】従来の換気装置と本発明の実施の形態に係る換気装置のNOx除去率の比較実験結果を示すグラフである。
【図5】拡散板の構成の他の例を示す図である。
【図6】拡散板をダクト接続部内に配置した例を示す図である。
【図7】従来の換気装置の内部構成を下面から見た模式図である。
【符号の説明】
A1,A2,A3:空気流
OA:外気
RA:室内空気
SA:室内給気
EA:排気
1:建物用換気装置
1a,24:装置本体
2:ハウジングケース
3:導入開口
4:フロントパネル
5:開口部
6,16:ファン
7,17:ファン格納室
8,26:熱交換器(熱交換部)
9,15:風路
10,23:排気ダクト
11A:モータ
12,22:吸気ダクト
12a:ダクト接続部
13:拡散板
13a,13b:平板
13c,13d,13e:曲面板
13a’:平板面
14,25:フィルタ(空気フィルタ)
16A:吸気孔
18:給気ダクト
21:側面
Claims (3)
- 建物内部の空気を建物外部に排出するためのファンと、
建物外部の空気を建物内部に導入するためのファンと、
前記建物外部の空気を装置本体内に導くための吸気ダクトと、
前記装置本体内に設けられ且つ前記吸気ダクトを介して建物外部から導入された空気をろ過する空気フィルタと、
前記建物内部の空気を前記建物外部へ導くための排気ダクトとを有する建物用換気装置であって、
前記吸気ダクトから前記装置本体内へ空気を導入させる導入開口と前記空気フィルタとの間に、互いに異なる角度で配置された複数の平板または複数の曲面板から構成される拡散板を設け、
前記導入開口から導入された空気を前記拡散板により拡散して前記空気フィルタへ導くことを特徴とする建物用換気装置。 - 前記建物内部の空気と前記建物外部の空気との熱交換を行うための熱交換部を有することを特徴とする請求項1に記載の建物用換気装置。
- 前記拡散板が、前記吸気ダクト又は該吸気ダクトを前記装置本体に接続するためのダクト接続部に設けられたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の建物用換気装置。
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