JP4042673B2

JP4042673B2 - 熱交換形換気装置

Info

Publication number: JP4042673B2
Application number: JP2003343011A
Authority: JP
Inventors: 弘仁堺; 昭生稲澤; 万希子樋口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-10-01
Filing date: 2003-10-01
Publication date: 2008-02-06
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: JP2005106427A

Description

本発明は、外気と室内空気を熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。

従来の熱交換形換気装置は、屋外から本体にダクトを介して強制的に導入された外気を室内に供給し、本体下面に設けられた排気口から室内空気を屋外に強制的に排気するとともに、屋外から導入される空気の熱量は室内から排出される空気の熱量と熱交換素子部で熱交換されるものであり、熱交換素子部の伝熱面の形状は正方形または長方形であった（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
特開平１１―３２５５３５号公報特開２００２―３７２２７７号公報

このような正方形または長方形の矩形の熱交換素子は、平行四辺形の熱交換素子と比較し給気と排気の伝熱面が小さいため熱交換効率が劣っていたが、平行四辺形の熱交換素子は正方形または長方形の矩形の熱交換素子と比較して熱交換素子の断面形状高さが大きくなる。このため平行四辺形の熱交換素子を配設すると本体の高さが大きくなってしまうという課題があった。

また、正方形の熱交換素子を搭載した熱交換形換気装置の場合、室内汚染空気を排気するための風路を確保するため、熱交換素子部は本体下部に設置しなければならなかった。一方、本体の外気取入口の下部には本体を施工するための木枠などの野縁構造のスペース確保が不可欠であり、外気取入口は本体上部に設置する必要性もあった。これらのことから、本体上部に設置された外気取入口より導入された新鮮外気は、本体下部に設置されている正方形の熱交換素子部を通過するために屈曲された経路を通らなければならないことになり、圧力損失増大の要因となっているという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、本体の高さを低くでき、また、圧力損失の低減した熱交換形換気装置を提供することを目的としている。

前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換形換気装置は、屋外とダクトを介して連通し、強制的に外気を取り入れて屋内に供給するとともに、室内と屋外とをダクトを介して連通し、室内空気を屋外に排出する換気装置であって、屋外から本体にダクトを介して導入された外気が室内に供給される給気送風経路と、本体下面に設けられた室内排気口から室内空気を屋外に強制的に排気する排気送風経路とが交差する位置に、前記室内空気と前記外気が熱交換される伝熱面が平行四辺形の熱交換素子部を配置したものである。

これにより、高い熱交換効率を有するとともに、本体高さをおさえた熱交換形換気装置が得られる。

また、本発明の換気装置は、熱交換素子部の伝熱面の一辺を本体鉛直方向に対し傾斜させて前記熱交換素子部を設けたものである。

これにより、これにより、圧力損失を軽減した熱交換形換気装置が得られる。

また、本発明の換気装置は、熱交素子部と本体とを締結し、本体内の外気を導入する風路上に設けられる取付ネジのネジ部を、断熱材で覆ったものである。

これにより、ネジ部の結露をおさえた熱交換形換気装置が得られる。

以上のように本発明の換気装置によれば、屋外とダクトを介して連通し、強制的に外気を取り入れて屋内に供給するとともに、室内と屋外とをダクトを介して連通し、室内空気を屋外に排出する換気装置であって、屋外から本体にダクトを介して導入された外気が室内に供給される給気送風経路と、本体下面に設けられた室内排気口から室内空気を屋外に強制的に排気する排気送風経路とが交差する位置に、前記室内空気と前記外気が熱交換する伝熱面が平行四辺形である熱交換素子部を設けたことにより、正方形の熱交換素子にくらべ熱交換効率を向上させることができ、滑らかな送風経路を形成することができるので圧力損失の軽減をはかることができる。

また、平行四辺形の熱交換素子を傾斜して配置させることにより、供給空気と排出空気の最適な風量バランスを得ることができ、換気装置本体の高さを従来の換気装置本体と同等にすることができる。

請求項１に記載の発明は、屋外とダクトを介して連通し、強制的に外気を取り入れて室内に供給するとともに、室内と屋外とをダクトを介して連通し、室内空気を屋外に排出する換気装置であって、屋外から本体上部に設置された外気取入口にダクトを介して導入された外気が室内に本体下部に設置された給気用ファンにより供給される給気送風経路と、本体下面に設けられた室内排気口から室内空気を屋外に前記給気用ファンと電動機に同一軸にて連結された排気用ファンにより強制的に排気する排気送風経路とが交差する位置に、前記室内空気と前記外気が熱交換される伝熱面が平行四辺形の熱交換素子部を配置した熱交換形換気装置において、前記熱交換素子部の前記伝熱面の一辺を前記本体鉛直方向に対し傾斜させて、前記排気用ファンへの導入口の高さより、前記給気用ファンへの導入口の高さを高くするように前記熱交換素子部を設けたことにより、平行四辺形熱交素子を配置した場合でも本体高さを低くでき、室内供給空気と室外排出空気との最適な風量バランスが得られる風路形成ができる。

請求項３に記載の発明は、特に請求項１または２に記載の換気装置に、熱交素子部と本体とを締結し、本体内の外気を導入する風路上に設けられる取付ネジのネジ部を、断熱材で覆ったことによりネジ部の結露を防ぐことができる。

以下、本発明の実施例を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、換気装置本体１は、建物内の屋根裏空間または１階天井裏空間に設置さる。給気ファン９により、新鮮な外気を外気給気口２から導入し、ダクト４５を通って換気装置本体１の外気取入口４４から取り入れ、内蔵する熱交換素子部３を介して本体給気口４８から吹き出し、ダクト４７を通って室内給気口４から室内に供給する。このとき外気給気口２から導入された外気には、外気給気口２付近に浮遊している粗塵および虫などが混入していることがある。一方、室内汚染空気は、排気ファン１０により室内排気口５から導入され、熱交換素子部３を介して換気装置本体１から吹き出され、ダクト４６を通って室外排気口６から屋外に排気される。このとき、熱交換素子部３は室内からの排気空気の熱量を屋外からの給気空気に回収する機能を有している。外気給気口２から導入される外気と室内排気口５から導入される室内汚染空気は熱交換素子部３を経て電動機７に同一軸８にて連結された給気用ファン９と排気用ファン１０により移送される。

また、換気装置本体１は局部排気口１１より導入された一部の室内汚染空気を熱交換素子部３を通過せず排気用ファン１０により換気装置本体１の外部に吹き出し、ダクト４６を通って室外排気口６から屋外に排気する経路を構成する。さらに、室内の空気を吸い込むために設けられた局部排気口１１は、図３に示すように、換気装置本体１に設けられた本体左右部排気口１２、本体天面部排気口１３、本体給気口設置面１４のいずれかに接続されたダクトを介して換気装置本体１と連通するものである。

また、外気給気口２より導入された空気には粗塵・虫などが混入している場合がある。外気給気口２とダクト４５を介して屋外と連通した外気取入口４４に設置される虫捕集部としての粗塵・防虫フィルター１５により粗塵・虫などが捕集され、さらに微細な粉塵は粗塵・防虫フィルター１５の下流側に隣接して設けられる給気清浄フィルター１６により捕集され、外気は清浄された後に室内に供給される。一方、室内汚染空気に混入する塵埃は、図４に示すように室内排気口５に設置された化粧パネル１７に付属の排気フィルター１８により捕集される。

外気取入口４４より導入され空気清浄フィルター１６により清浄化された外気は、室内排気口５より室外へ排気される汚染空気の熱量を熱交換素子部３の内部に積層方向に互い違いに格子状に形成されている複数の伝熱面を介して熱交換される。熱交換効率を向上させるためにはこの伝熱面積を大きくしなければならないが、換気装置本体が大きくなると施工も困難になるので、熱交換素子部３を設置するための空間スペースを拡大せず、伝熱面積を増大させる必要がある。このため、正方形の熱交換素子部の換気装置本体の長さ方向の幅は同じで、伝熱面積を増やすために熱交換距離が長くなる平行四辺形の熱交換素子部３を採用する。ここでいう平行四辺形の熱交換素子部とは熱交換素子部で交差する給気流と排気流が直行しない熱交換素子部である。

例えば、図５に示すように、正方形の熱交換素子２０を搭載した場合、室内排気口５より導入された室内汚染空気を排気するための風路２１を確保するために、熱交換素子部２０は換気装置本体１の下部に設置しなければならない。一方、外気取入口４４の下部には換気装置本体１の施工のため、木枠などの野縁構造２２が不可欠であり、そのために外気取入口４４は換気装置本体１の下部には設置できない。以上の構造によれば換気装置本体１の上部に設置された外気取入口４４より導入された新鮮な外気は、本体下部に設置されている正方形の熱交換素子部２０を通過するために屈曲された経路２３を通らなければならず、圧力損失増大の要因となる。このような課題を解決するために、図６に示すように、平行四辺形の熱交換素子部３を搭載することで、平行四辺形の熱交換素子３の内部に形成されている風路２４を介することにより、本体上部に設置された外気取入口４４から本体下部に設置された給気用ファン９の導入口２５へ連通させることができ、また外気取入口４４より導入された新鮮外気は、平行四辺形の熱交換素子部３に風路を偏向することなく換気装置本体１の上部から下方に向かって傾斜するスムーズな経路によって導入され、平行四辺形の熱交換素子３の内部に形成されている風路２４を通過し本体下部の給気用ファン９の導入口２５にスムーズに導入されるため圧力損失の低減を図ることができる。

ただし、図６に示すように、平行四辺形の熱交換素子部３の高さ２６は正方形の熱交換素子の高さ２７に比べ、平行四辺形の鈍角が約１２０度とすると高さが約１．７倍になる。このため換気装置本体１の高さが正方形の熱交換素子を内蔵した場合に比べ大きくなってしまうが、図７に示すように、熱交換素子部の断面形状である平行四辺形を形成している一辺を基準として本体鉛直方向に対し約１５度、熱交換素子部３を傾斜して配置したことにより高さ方向を低減し、従来の換気装置本体と同等の換気装置本体１の高さを設定することができる。また、正方形の熱交換素子部２０を傾斜させた場合に比べ、換気装置本体１の長さ方向も小さくできる。

熱交換素子部３を約１５度の傾斜を設けて設置したことにより、外気取入口４４より導入された外気の給気用ファン９への導入口２４の高さ２８と室内排気口５より導入される室内汚染空気の排気用ファン１０への導入口２９の高さ３０との比率が約２：１となり、各居室の室内給気口４までのダクトによる圧力損失が発生するので、給気用ファン９への導入口２５の高さ２８を高くすることで給気と排気の風量バランスをとることができる。また、外気取入口４４から導入される外気と室内排気口５より導入される室内汚染空気との断熱隔壁３１は熱交換素子部３を傾斜させたことにより、熱交換素子３の傾斜角度による空間を利用することでより厚みをもたせることができるので、外気取入口４４より導入された外気と室内排気口５より導入された室内汚染空気との温度差による換気装置本体１の内部での結露発生を低減させることができる。また、熱交換素子部３の着脱に際しても断熱隔壁３１や熱交換素子部３が隣接する給気清浄フィルター１６を保持しているフィルターケース３３への接触面積を低減させることができるので、摩擦抵抗が減りフィルターケース３３および熱交換素子部３の着脱が容易であり、断熱材などの摩擦による劣化を防止することができる。

図８に示すように、熱交換素子部３と換気装置本体１との連結部に配設された取付ネジのネジ部３５にスペーサー付並目ネジを用いることで、熱交換素子部３を保持している発泡スチロール製の断熱材３６を介して熱交素子部３を換気装置本体１に締結することができる。スペーサーとはネジ頭とネジ部分の間に設けられており、ネジ径よりも大きな径でできた円筒形状のもので、スペーサーが配設されていることにより、必要以上にネジ穴にネジが入り込んでいかないため発泡スチロール製の断熱材３６を圧縮することなくネジの取り付けが可能となる。このため熱交換素子部３と換気装置本体１との連結部を熱交換素子部３の換気装置本体１の長手方向に設置することができるため、換気装置本体１の横幅を小さくすることができる。ただし、連結部は外気取入口４４より導入された外気の熱交換素子部３への送風経路上に設けられるため、図８に示すように、穴付断熱材３７と断熱材３８とを重ね合わせることにより袋状に形成された断熱材にてネジ部３５を覆い、ネジ部３５の結露を防ぐことができる。穴付断熱材３７と断熱材３８は樹脂または発泡スチロールによる袋状の断熱部材によっても代用することができる。

また、熱交換素子部３はネジ部３５にて換気装置本体１と独立して締結されているため、熱交換素子部３を清掃またはメンテナンスをする際に給気清浄フィルター１６を取り外すことなく熱交換素子部３を取り外すことができ、ネジ部３５は並目ネジを使用しているため、ネジ穴の劣化を低減させることができる。

本発明の換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の熱交換気装置、ダクト式の空気調和装置などの用途として有効である。

本発明の実施の形態１における熱交換形換気装置を建物に設置した状態を示す平面図同熱交換形換気装置の設置状態を示す断面図同熱交換形換気装置の設置状態を示す側面図同熱交換形換気装置を示す斜視図同熱交換形換気装置に正方形の熱交換素子を配した場合の断面図同熱交換形換気装置に平行四辺形の熱交換素子を配した場合の断面図同熱交換形換気装置に平行四辺形の熱交換素子を傾斜して配置させた状態を示す断面図同熱交換形換気装置に熱交換素子部と換気装置本体の連結部を示す断面図

符号の説明

１換気装置本体
２外気給気口
３熱交換素子部
５室内排気口
９給気用ファン
１０排気用ファン
３５ネジ部
３６断熱材
４４外気取入口

Claims

屋外とダクトを介して連通し、強制的に外気を取り入れて室内に供給するとともに、室内と屋外とをダクトを介して連通し、室内空気を屋外に排出する換気装置であって、屋外から本体上部に設置された外気取入口にダクトを介して導入された外気が室内に本体下部に設置された給気用ファンにより供給される給気送風経路と、本体下面に設けられた室内排気口から室内空気を屋外に前記給気用ファンと電動機に同一軸にて連結された排気用ファンにより強制的に排気する排気送風経路とが交差する位置に、前記室内空気と前記外気が熱交換される伝熱面が平行四辺形の熱交換素子部を配置した熱交換形換気装置において、前記熱交換素子部の前記伝熱面の一辺を前記本体鉛直方向に対し傾斜させて、前記排気用ファンへの導入口の高さより、前記給気用ファンへの導入口の高さを高くするように前記熱交換素子部を設けたことを特徴とする熱交換形換気装置。
熱交素子部と本体とを締結し、本体内の外気を導入する風路上に設けられる取付ネジのネジ部を、断熱材で覆ったことを特徴とする請求項１記載の熱交換形換気装置。