JP4432556B2 - 熱交換形換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内空気と室外空気を同時に給排し、室内空気に含まれる熱分を回収して室外空気を給気する給気流に添加する熱交換器を設けた熱交換形換気装置に関する。

従来、この種の熱交換形換気装置の一例として熱交換器を用いた空調換気扇が知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その空調換気扇について図９および図１０を参照しながら説明する。

図に示すように、室内側吸込口１０１と室外側吐出口１０２を結び、排気用羽根１０３と電動機１０４を設けた排気用通風路１０５と、室外側吸込口１０６と、室内側吐出口１０７とを結び、給気用羽根１０８と電動機１０４を設けた給気通風路１０９と、排気通風路１０５と給気通風路１０９の交差部に熱交換器１１０を設け熱交換器１１０の給気通風路１０９の入口に、室外空気の高温時には屈折して給気通風路１０９を開放し、低温時には屈伸して給気通風路１０９を一部閉鎖するダンパー１１１を設け、冬季に外気温が低温の場合に、室内空気に含まれる水分が熱交換器１１０の排気通風路１０５で凍結し目詰まりを起こすことにより排気風量が大きく減少しないようにしている。
実開平２−１０３６４０号公報

このような従来の空調換気扇では、冬季、外気温が低温になったときに自動的に給気通風路１０９をダンパー１１１で閉鎖するため、給気量が減少し、熱交換器１１０に対する給気量を減少させることにより、熱交換器１１０の排気側流路の霜付着による目詰まりを防止しようとしている。

しかしながら、平成１５年施行のシックハウス防止のための建築基準法改正により、住宅、事務所等の居室において、機械換気が２４時間義務づけられるとともに、それぞれの居室に該当する適当な給排気量が必要となるという課題があり、給排気量の減少をなくして、バランスの取れた給排気量を得ることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、熱交換器の結露による目詰まりを防止し、給排気量のバランスの取れた効率の良い熱交換形換気装置を提供することを目的としている。

本発明の熱交換形換気装置は上記目的を達成するために、排気側送風機を介して形成される排気流路と給気側送風機を介して形成される給気流路の交差位置に設けられる熱交換器と、排気流路と給気流路の気流が接触し熱交換され、排気流に含まれる水分を結露して捕集できる水分捕集手段とを備え、前記水分捕集手段を、前記熱交換器の上流側に配設したものである。

この手段により、熱交換器の結露による目詰まりが防止され、給排気量のバランスの取れた効率の良い熱交換形換気装置が得られる。

また、他の手段は、水分捕集手段を、室内空気の絶対湿度を低下させる顕熱交換器で形成したものである。

この手段により、結露、霜の発生する可能性は低下する。

また、他の手段は、熱交換器を水分も交換する全熱交換器で形成したものである。

この手段により、排気中に含まれる潜熱を回収することができ、効率の良い熱交換が可能となる。

また、他の手段は、排気側送風機と給気側送風機を熱交換器の下流側に配設したものである。

この手段により、熱交換器の効率が向上するとともに室内への騒音を低減することができる。

また、他の手段は、水分捕集手段を熱伝導率の高い材料で形成したものである。

この手段により、水分捕集手段の水分の捕集効率を高めることができる。

また、他の手段は、水分捕集手段にアルミニウムまたはその合金を用いて排気流と給気流に平行なフィンを備えたものである。

この手段により、水分の捕集効率を高めることができるとともに、圧力損失も減少できる。

また、他の手段は、水分捕集手段をアルミニウムまたはその合金の板材で形成したものである。

この手段により、水分捕集手段を安価に造ることができるとともに、水分の捕集効率も高めることができる。

また、他の手段は、排気側送風機および給気側送風機を上方側に、熱交換器と水分捕集手段を下方側に設けた本体を、建物の壁面に取り付ける構成としたものである。

この手段により、送風機および電装部品の安全性を高めることができる。

また、他の手段は、本体の側方に設けた室内空気入口に外部から着脱自在にフィルターを設けたものである。

この手段により、メンテナンス性の高い熱交換形換気装置が得られる。

また、他の手段は、水分捕集手段を本体の側方下部に設けたものである。

この手段により、送風機および電装部品の安全性が高められる。

また、他の手段は、本体の下面に本体よりやや大きい皿状のドレンパンを設けたものである。

この手段により建物の床面がドレン水で汚染されることが防止できる。

また、他の手段は、ドレンパンを本体の底面を形成するように設け、前記ドレンパンに排水口を設けたものである。

この手段により、部品点数の削減により安価に提供できるとともに、ドレン水により床面が汚染されることがなくなる。

また、他の手段は、ドレンパン内部に発泡成形品による断熱材を設けたものである。

この手段により、結露水がドレンパンからあふれるのを防止することができる。

また、他の手段は、ドレンパン内部に設けた発泡成形品による断熱材の外面にドレン水を流すための溝を形成したものである。

この手段により、ドレンパンからの結露水のあふれるのを防止できる。

本発明によれば、熱交換器の結露による目詰まりが防止され、給排気量のバランスの取れた効率の良い効果のある熱交換形換気装置を提供できる。

また、室内への騒音を低減することができる。

また、水分捕集手段の水分の捕集効率を高めることができる。

また、送風機および電装部品の安全性を高めることができる。

また、建物の床面がドレン水で汚染されることが防止できる。

本発明の請求項１記載の発明は、本体内に室内空気入口と室内空気出口間を連通し、排気側送風機を介して形成される排気流路と、前記本体内に室外空気入口と室外空気出口間を連通し給気側送風機を介して形成される給気流路と、前記排気流路と給気流路の交差位置に排気流と給気流の間で熱交換を行なうように設けた熱交換器とを備えた熱交換形換気装置であって、前記熱交換器の上流側に配設し、最初に前記排気流路と給気流路の気流を接触させて熱交換し、排気流に含まれる水分を結露して捕集できる水分捕集手段を設けたことにより、水分捕集手段によって室内空気と室外空気を最初に熱交換させ、排気する室内空気中の水分を結露させることにより捕集し、熱交換器における排気流路への霜付着量を少なくすることにより熱交換器の詰まりを防止でき、安定した熱交換換気が行なえると共に、水分捕集手段により装置全体での熱交換効率を向上することができるという作用を有する。

また、請求項２記載の発明は、水分捕集手段を、室内空気の絶対湿度を低下させる顕熱交換器で形成したものであり、室内空気の絶対湿度が低下することとなり、熱交換器では絶対湿度が下がり温度が上がることとなり、結露、霜の発生する可能性が低下するという作用を有する。

また、請求項３記載の発明は、熱交換器を水分も交換する全熱交換器で形成したものであり、排気中に含まれる潜熱を回収することができ、効率の良い熱交換が可能となるという作用を有する。

また、請求項４記載の発明は、排気側送風機と給気側送風機を熱交換器の下流側に配設したものであり、送風機の吸込側は負圧であって動圧成分が少なく、静圧成分のみとなって多数積層された熱交換器の内部気流の分散が均等となる。また、室内空気入口から熱交換器を介して送風機があることにより、騒音が室内へ伝ぱんしにくくなるとともに、熱交換率の向上を図ることができるという作用を有する。

また、請求項５記載の発明は、水分捕集手段を熱伝導率の高い材料で形成したものであり、水分捕集の効率が高まるという作用を有する。

また、請求項６記載の発明は、水分捕集手段に、アルミニウムまたは、その合金を用いて排気流と給気流に平行なフィンを備えたものであり、フィンを空気流と平行させることで、この部分での圧力損失がなくなり、水分の捕集効率を高めることができるという作用を有する。

また、請求項７記載の発明は、水分捕集手段をアルミニウムまたは、その合金の板材で形成したものであり、水分捕集手段を安価に作ることができ、また、水分の捕集効率も高くなるという作用を有する。

また、請求項８記載の発明は、排気側送風機および給気側送風機を上方側に、熱交換器と水分捕集手段を下方側に設けた本体を、建物の壁面に取り付ける構成としたものであり、水分捕集手段と熱交換器においては、室内空気と室外空気を熱交換することにより、条件によっては結露が発生し、結露が水滴となって滴下することとなるが排気側送風機と給気側送風機が水分捕集手段および熱交換器の上方に配設されていることによって、送風機を駆動する電動機や電装品に結露水が滴下することがなくなり安全性を高めることができるという作用を有する。

また、請求項９記載の発明は、本体の側方に設けた室内空気入口に外部から着脱自在にフィルターを設けたものであり、室内のほこりの付着が目につき易いようにフィルターが設けられ、使用者が本体の外部からフィルターを着脱できるので、メンテナンス性を高めることができるという作用を有する。

また、請求項１０記載の発明は、水分捕集手段を本体の側方下部に設けたものであり、水分捕集手段で発生した結露水が本体の底部に滴下されやすくなり、電装部品などに水滴が接触することを防止できるので、送風機および電装部品の安全性が高められる。

また、請求項１１記載の発明は、本体の下面に、本体よりやや大きい皿状のドレンパンを設けたものであり、本体内で発生する結露水はもちろん、本体外面に発生した結露水をも、ドレンパンに導くことができ、本体からの結露水によって建物の床面を汚すことがなくなるという作用を有する。

また、請求項１２記載の発明は、ドレンパンを本体の底面を形成するように設け、前記ドレンパンに排水口を設けたものであり、多量の結露水が発生しても排水口よりドレン排水を連続的に行なうことができ建物の床面を汚すことがなくなるとともに部品点数が減少することにより安価に提供できるという作用を有する。

また、請求項１３記載の発明は、ドレンパン内部に発砲成形品による断熱材を設けたものであり、ドレンパンに滴下した結露水は発砲形成品である断熱材で受け止められるので、ドレンパンからあふれるのを防止することができる。

また、請求項１４記載の発明は、ドレンパン内部に発砲成形品による断熱材を設け、前記断熱材の外面にドレン水を流すための溝を形成したものであり、溝に結露水を通過させ、ドレンパン内でドレン水を効率良く移動させ、ドレンパンからのドレン水のあふれるのが防止できるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本体１内に室内空気入口２と室内空気出口３間を連通し排気側送風機４を介して排気流路５および、室外空気入口６と室外空気出口７間を連通し、給気側送風機８を介して給気流路９を形成し、排気流路５と給気流路９の交差位置に、水分を透過する熱交換板を多数積層して形成された全熱交換器により形成した熱交換器１０を排気流と給気流との間で熱交換を行なうように設け、排気流路５と給気流路９の気流が接触して熱交換され、排気流に含まれる水分を結露して捕集する水分捕集手段１１を熱伝導率の高い材料で、室内空気の絶対湿度を低下させる顕熱交換器により形成し、水分捕集手段１１は熱交換器１０の上流側に設け、排気側送風機４と給気側送風機８を熱交換器１０の下流側に設け構成する。

上記構成において、熱交換形換気装置を運転すると、排気側送風機４と給気側送風機８が同時に駆動し、排気側送風機４により室内空気が室内空気入口２より排気流路５内に吸気され、水分を含む温度の高い室内空気が水分捕集手段１１の一面に接触し、一方、給気側送風機８により低温の室外空気が室外空気入口６より給気流路９内に吸気され、水分捕集手段１１の他面に接触し、水分捕集手段１１による熱交換作用により、排気流路５側の一面に結露され、排気流中に含まれる水分が減少された状態で熱交換器１０を通って熱分と湿分を貯えたのち、排気側送風機４を介して室外空気出口７より室外に排気され、一方、水分捕集手段１１の他面に接触し、熱交換され、少し高温となった室外空気は、熱交換器１０を通り室内空気の熱分を回収して給気側送風機８を介して室内空気出口３より室内に放散されることとなり、このことにより熱交換器１０には水分捕集手段１１で水分を減少した状態の排気流が通ることとなり、熱交換器１０の排気路の霜付着量が少なくなり結露による熱交換器１０の詰まりが防止でき、安定した熱交換換気が行なえるとともに、水分捕集手段１１における熱交換作用により装置全体の熱交換効率が向上する。

また、水分捕集手段１１に室内空気の絶対湿度を低下させる顕熱交換器を使用したときの温度、湿度の変化を（表１）に示している。

この（表１）に示すように、室内空気Ａと室外空気Ｂは、水分捕集手段１１により、室内空気ＡはＣ点に、室外空気ＢはＤ点に変化することとなり、熱交換器１０ではＣとＤを熱交換することとなり、Ｃの温度、湿度はＥ点に、ＤはＦ点に移動し、結露、霜の発生する可能性は低下することになる。また、水分捕集手段１１を熱伝導率の高い材料で形成していることにより水分捕集手段１１の水分の捕集効率が高められることとなる。

また、熱交換器１０を水分を交換する全熱交換器で形成することにより排気中に含まれる潜熱を回収することができる。

また、排気側送風機４と給気側送風機８を熱交換器１０の下流側に配設したことにより、排気側送風機４と給気側送風機８の吸込側は負圧であって動圧成分が少なくなり、静圧成分のみとなって多数積層し形成された熱交換器１０の内部気流の分散が均等となるとともに、室内空気入口から熱交換器１０を介して排気側送風機が存在するため、騒音が室内に伝ぱんしにくくなる。

（実施の形態２）
図２および図３に示すように、水分捕集手段１１Ａをアルミニウムまたはその合金を用いて排気流と給気流に平行なフィン１２Ａとフィン１２Ｂを、排気通路１３と、給気通路１４を仕切る仕切板１５に設け一体成形により形成し構成する。なお、実施の形態１と同一構成要素については同一符合とし、その説明は省略する。

上記構成において、室内の高い温度を有するとともに水分を含む排気流は、排気通路１３を通るときに、フィン１２Ａと仕切板１５の一面の広い面積に接触することとなるとともに、給気流は給気通路１４を通るときにフィン１２Ｂと仕切板１５の他面の広い面積に接触することとなり、水分捕集手段１１Ａにおける熱交換度合が高まり、水分の捕集効率が高められるとともに、排気流と給気流に平行に設けられるフィン１２Ａとフィン１２Ｂにおける圧力損失は少なく、圧力損失を減少することができる。

（実施の形態３）
図４に示すように、アルミニウムまたはその合金の板材で、板状の隔壁板１６と、この隔壁板１６の一面に排気通路１３Ａを形成するように、取付部１７を形成したフィン１２Ｃを複数設け、隔壁板１６の他面には給気通路１４Ａを形成するように取付部１７Ａを設けたフィン１２Ｄを複数設け水分捕集手段１１Ｂを構成する。

上記構成において、水分捕集手段１１Ｂはアルミニウムまたはその合金の板材で隔壁板１６とフィン１２Ｃおよびフィン１２Ｄにより形成されることとなり、フィン１２Ｃおよびフィン１２Ｄはプレス加工または引技加工等により容易に形成することができ、安価に造ることができ、水分の減少効率も良いものとなる。

（実施の形態４）
図５に示すように、箱状で上方側に室内空気出口３Ａと室外空気出口７Ａおよび室外空気入口６Ａを設け、側方に室内空気入口２Ａを設けた本体１Ａ内に室内空気入口２Ａと室内空気出口３Ａ間を連通し排気側送風機４Ａを介して排気流路５Ａおよび、室外空気入口６Ａと室外空気出口７Ａ間を連通し、給気側送風機８Ａを介して給気流路９Ａを形成し、排気流路５Ａと給気流路９Ａの交差位置に熱交換器１０Ａを排気流と給気流との間で熱交換を行なうように設け、排気流路５Ａと給気流路９Ａの気流が接触して熱交換され排気流に含まれる水分を結露して捕集する水分捕集手段１１Ｃを、熱交換器１０Ａとともに、本体１Ａを建物の壁部に取り付けたときに、排気側送風機４Ａおよび給気側送風機８Ａの下方位置で本体の側方下部に設けて構成する。また、室内空気入口２Ａには外部から着脱自在にフィルター（図示せず）を設ける。

上記構成において、熱交換形換気装置を運転すると、排気側送風機４Ａと給気側送風機８Ａが同時に駆動し、水分を含む高温の室内空気が水分捕集手段１１Ｃの一面に接触し、低温の空気が水分捕集手段１１Ｃの他面に接触し、水分捕集手段１１Ｃの熱交換作用により水分捕集手段１１Ｃの排気流路５Ａ側の一面に結露され、排気流中の水分が減少された状態で熱交換器１０Ａに送られ熱交換器１０Ａにおいても小量の水分が結露されることとなる。

そして、本体側方下部に設けた水分捕集手段１１Ｃおよび熱交換器１０Ａで捕集された水分は、やがて、水滴となって、本体１Ａの底部に滴下し排出される。このことにより、本体１Ａの上方側に設けた排気側送風機４Ａと給気側送風機８Ａおよび電装部品に水分捕集手段１１Ｃおよび熱交換器１０Ａより滴下する水滴が接触することがなくなり安全性が高められることとなる。

また、フィルターを本体側方の室内空気入口２Ａに着脱自在に設けたので、ほこりの付着が目につきやすく、メンテナンス性が高められる。

（実施の形態５）
図６に示すように、本体１Ｂの下面に、本体１Ｂよりやや大きい開口を形成した皿状のドレンパン１８を設けた構成とする。

上記構成において、本体１Ｂに設けた水分捕集手段や熱交換器（図示せず）で発生した水滴および本体１Ｂの外面に発生した水滴のいずれもがドレンパン１８に導かれて捕集されることとなり、本体１Ｂから建物の床面に水滴が落下して床面を汚すことがなくなる。

（実施の形態６）
図７に示すように、本体１Ｃの下面よりやや大きい開口を形成した皿状のドレンパン１８Ａを本体１Ｃの底面を形成するように設け、ドレンパン１８Ａに排水口１９を設けた構成とする。

上記構成において、本体１Ｃに設けた水分捕集手段や熱交換器（図示せず）から発生した水滴および本体１Ｃの外面に発生した水滴のいずれもがドレンパン１８Ａに導かれて捕集され、ドレンパン１８Ａに捕集された結露水は排水口１９より連続的に排出されることとなる。

そして、本体１Ｃの底面を形成する部材をドレンパン１８Ａで兼用することにより、構成する部品点数が減少するとともに、排水口１９を設けることにより本体１Ｃ側で多量の結露水が発生しても、ドレンパン１８Ａで受け止められて排水口１９で結露水の排水を連続的に行なうことができ、安価に提供することができるとともに、多量の結露水が発生しても建物の床面を汚すことがなくなる。

（実施の形態７）
図８に示すように、ドレンパン１８Ｂの内部に発泡成形品による断熱材２０を設け、断熱材２０の外面にドレン水を流すための溝２１を設け構成する。

上記構成において、本体１Ｃを構成する部材をドレンパン１８Ｂと兼用する場合、ドレンパン１８Ｂと本体１Ｃ内の空気流路との断熱を行なうように断熱材２０とドレンパン１８Ｂと接する面に、本体１Ｃ内で発生した結露水を流すための溝２１を発泡成形品の断熱材２０に設けたことにより、本体１Ｃで発生した結露水が水滴となってドレンパン１８Ｂに滴下すると、発泡成形品による断熱材２０により受け止められ、断熱材２０の外面に設けた溝２１を伝ってドレンパン１８Ｂの底面の流れ、結露水はドレンパン１８Ｂと断熱材２０間の隙間を通って排水口１９Ａ側に移動されることとなり、ドレンパン１８Ｂ内で結露水が効率良く移動され、排水口１９Ａより排水されてドレンパン１８Ｂから結露水があふれるのを防止できるとともに本体１Ｃに対する断熱を行なうことができる。

ドレンパンの構成を用いて、空気調和機の結露水を排水する用途にも適応できる。

本発明の実施の形態１の熱交換形換気装置の断面図 本発明の実施の形態２の熱交換形換気装置の断面図 同熱交換形換気装置の水分捕集手段の斜視図 本発明の実施の形態３の熱交換形換気装置の水分捕集手段の斜視図 本発明の実施の形態４の熱交換形換気装置の断面図 本発明の実施の形態５の熱交換形換気装置の斜視図 本発明の実施の形態６の熱交換形換気装置の部分斜視図 本発明の実施の形態７の熱交換形換気装置のドレンパンの分解斜視図 従来の空調換気扇のダンパ展伸状態の断面図 同空調換気扇のダンパ屈折状態の断面図

符号の説明

１ 本体
１Ａ 本体
１Ｂ 本体
１Ｃ 本体
２ 室内空気入口
３ 室内空気出口
４ 排気側送風機
４Ａ 排気側送風機
５ 排気流路
６ 室外空気入口
７ 室外空気出口
８ 給気側送風機
８Ａ 給気側送風機
９ 給気流路
１０ 熱交換器
１０Ａ 熱交換器
１１ 水分捕集手段
１１Ａ 水分捕集手段
１１Ｂ 水分捕集手段
１１Ｃ 水分捕集手段
１２Ａ フィン
１２Ｂ フィン
１８ ドレンパン
１８Ａ ドレンパン
１８Ｂ ドレンパン
１９ 排水口
２０ 断熱材
２１ 溝

Claims (14)

1. 本体内に室内空気入口と室内空気出口間を連通し排気側送風機を介して形成される排気流路と、前記本体内に室外空気入口と室外空気出口間を連通し給気側送風機を介して形成される給気流路と、前記排気流路と給気流路の交差位置に排気流と給気流の間で熱交換を行なうように設けた熱交換器とを備えた熱交換形換気装置であって、前記熱交換器の上流側に配設し、最初に前記排気流路と給気流路の気流を接触させて熱交換し、排気流に含まれる水分を結露して捕集できる水分捕集手段を設けたことを特徴とする熱交換形換気装置。
2. 水分捕集手段を、室内空気の絶対湿度を低下させる顕熱交換器で形成した請求項１記載の熱交換形換気装置。
3. 熱交換器を水分も交換する全熱交換器で形成した請求項１または２記載の熱交換形換気装置。
4. 排気側送風機と給気側送風機を熱交換器の下流側に配設した請求項１、２または３記載の熱交換形換気装置。
5. 水分捕集手段を熱伝導率の高い材料で形成した請求項１、２、３または４記載の熱交換形換気装置。
6. 水分捕集手段に、アルミニウムまたはその合金を用いて、排気流と給気流に平行なフィンを備えた請求項１、２、３または４記載の熱交換形換気装置。
7. 水分捕集手段をアルミニウムまたはその合金の板材で形成した請求項６記載の熱交換形換気装置。
8. 排気側送風機および給気側送風機を上方側に、熱交換器と水分捕集手段を下方側に設けた本体を、建物の壁面に取り付ける構成とした請求項１、２、３または４記載の熱交換形換気装置。
9. 本体の側方に設けた室内空気入口に外部から着脱自在にフィルターを設けた請求項８記載の熱交換形換気装置。
10. 前記水分捕集手段を本体の側方下部に設けた請求項８記載の熱交換形換気装置。
11. 本体の下面に、本体よりやや大きい皿状のドレンパンを設けた請求項８記載の熱交換形換気装置。
12. ドレンパンを本体の底面を形成するように設け、前記ドレンパンに排水口を設けた請求項９記載の熱交換形換気装置。
13. ドレンパン内部に発泡成形品による断熱材を設けた請求項１１または１２記載の熱交換形換気装置。
14. 外面にドレン水を流すための溝を形成した請求項１３記載の熱交換形換気装置。
    

Images