JP4485883B2

JP4485883B2 - 換気装置

Info

Publication number: JP4485883B2
Application number: JP2004256457A
Authority: JP
Inventors: 大輔矢部; 信幸川又; 比出晴小野; 新篠塚; 一也岡山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-09-03
Filing date: 2004-09-03
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2024-09-03
Also published as: JP2006071205A

Description

本発明は、室外の空気を室内へ取入れる主として給気を行う換気装置に関するものである。

室外の空気を室内へ取入れる給気を行う給気換気装置の中には、吸気ファンと循環ファンを単一の電動機で駆動するようにしたものがある。吸気ファンによって外気を給気し、循環ファンによって室内の空気を取込み、外気と室内の空気を混合して室内へ吹出すようにしている。なお、この種の従来技術に関しては、特許文献１に開示されたものが有る。

特開２００２−７１１８５号公報

上記この種の従来の給気換気装置においては、吸気ファンによって半径方向に吹出される外気と、循環ファンによって半径方向に吹出される室内の空気は、空気抵抗となる清浄フィルターが送風口に設けられているとはいえ、あまり具合よく混合しないで室内へ吹出される。冬季のような寒冷な外気と温暖な室内の空気は、混ざりにくく、寒冷な外気が室内に吹出され、室内雰囲気を阻害するといった問題点がある。そして、寒冷な外気と温暖な室内の空気の触れ合う部分では結露が生じ、結露水が室内へ滴下する問題もある。また、従来の給気換気装置では、室内へ吹出される気流は、清浄フィルターにより塵埃が除去され浄化されるものの、塵埃以外の汚染物質に対しては無防備であり、高気密住宅では常時換気を行うことになるが、循環ファンを備えたものでも有害ガス等の室内への滞留が問題化している。室内空気の汚染源としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン等の有害ガスの他、煙草臭等の臭気ガス、カビや細菌等の空中浮遊微生物が主たるものである。

本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、外気と室内の空気との混合が良好で、ミキシング効果の優れた、空気清浄化機能を備えた換気装置を得ることであり、結露の発生を抑止できる低騒音で省電力な常時換気に好適な換気装置を得ることである。

前記課題を達成するために本発明は、室内吸込口により室内に通じる内気空間部と、室外吸込口によって室外に通じる外気空間部を区画された混合室によって連絡させた本体箱体に給気送風機を組込み、この給気送風機の吸込口を混合室に連絡させ、給気送風機の吐出口を本体箱体に設けた室内に通じる室内吹出口に臨ませて、混合室で混合した内気と外気を給気送風機によって攪拌して室内吹出口から室内へ吹出すように構成するとともに、混合室には、当該混合室を流れる気流から揮発性有機化合物を吸着又は除去するフィルターを、前記本体箱体の前面から抜き差しして交換可能に設ける手段を採用する。

上記手段を採用することにより、給気送風機の運転により、外気が室外吸込口から外気空間部に吸込まれ、室内の空気が室内吸込口から内気空間部に吸込まれる。外気空間部と内気空間部に吸込まれた外気と室内の空気は混合室で混合され、さらに給気送風機に吸込まれて攪拌され、ミキシングされて室内吹出口から吹出される。室内吹出口から吹出される空気は、外気と室内の空気が良くミキシングされた室内の温度に関する状態量に近づけられた状態量の空気であり、室内雰囲気を阻害することが少ない。そして、フィルターを通過し、揮発性有機化合物の除去された清浄な空気が室内へ吹出されることになり、室内に有害ガス等が滞留することを防ぐことができる。

この給気換気装置は、相互に隔壁で左右に仕切られた内気空間部と外気空間部を有する樹脂の一体成形物で作られた本体箱体に機能部品が組込まれて構成されている。本体箱体の前面は開放していて、本体箱体の前面は、内気空間部と外気空間部にそれぞれ個別に連なる背面構造を備えた樹脂製の前面グリルで構成されている。

本体箱体の背面は、背面構造で閉止されている。背面構造の中央には隔壁の右側に外気空間部に通じる室外吸込口が開けられている。前面グリルの前面上部には、隔壁に対して離隔して角形の室内吹出口と、角形の室内吸込口が横並びに設けられている。これにより、気流の向きとともに吸込み気流と吹出し気流間でのショートサーキットが防止される。内気空間部には発泡スチロール製の前面と側面の開放した箱形の風路部材が嵌め装着されている。隔壁の一部は風路部材の側面に通じる開口部が設けられ、隔壁の横に構成された混合室に内気空間部と外気空間部とが通じている。混合室は、組込まれた多翼式の給気送風機の吸込口が臨み、給気送風機の吐出口は、室内吹出口に臨まされている。混合室には前面から抜き差し可能のフィルター枠が装着されている。このフィルター枠には、除塵フィルターを前段に、ＶＯＣ除去フィルターを後段にそれぞれ風路を横切るように装着されている。

内気空間部と外気空間部とは隔壁で区切られ、風路部材が設けられているので、特別な構造部材を設けることなく気密や断熱を本体箱体の構造自体により確保できる。給気送風機は、中静圧で中風量の消費電力の少ない多翼式の送風機である。給気送風機の運転により、外気が室外吸込口から外気空間部に吸込まれ、室内の空気が室内吸込口から内気空間部に吸込まれる。外気空間部と内気空間部に吸込まれた外気と室内の空気は、塵埃と揮発性有機化合物が除塵フィルターとＶＯＣ除去フィルターにより除去されて混合室で混合され、さらに給気送風機に吸込まれて羽根車の回転により十分に攪拌され、ミキシングされて室内吹出口から吹出される。室内吹出口から吹出される空気は、外気と室内の空気が良くミキシングされた室内の温度に関する状態量に近づけられた状態量の空気であり、塵埃やホルムアルデヒド等の揮発性有機化合物の除去された清浄な空気である。即ち、この給気換気装置の運転により、室内の建材や家具等から発生する揮発性有機化合物は、逐次吸着されていき、室内に滞留することはなくなる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の給気換気装置の斜視図、図２は、同じく分解斜視図、図３は、開閉シャッタが全開状態での縦断正面図、図４は、開閉シャッタが半開状態での縦断正面図、図５は、給気換気装置を取付け状態で示した縦断側面図、図６は、フィルター枠部分を単独で示す斜視図である。

この給気換気装置は、相互に隔壁１で左右に仕切られた内気空間部２と外気空間部３を有する樹脂の一体成形物で作られた本体箱体４に機能部品が組込まれて構成されている。本体箱体４の前面は開放していて、本体箱体４の前面は、内気空間部２と外気空間部３にそれぞれ個別に連なる背面構造を備えた樹脂製の着脱可能な前面グリル５で構成されている（図１及び図２参照）。

本体箱体４の背面は、背面構造で閉止されている。背面構造の中央には隔壁１の右側に外気空間部３に通じる室外吸込口６が開けられている。室外吸込口６の下端には、排水構造として樋７又はパイプが外部に下傾して延出されている（図２参照）。前面グリル５の前面上部には、隔壁１に対して離隔して角形の室内吹出口８と、角形の室内吸込口９が横並びに設けられている。これにより、気流の向きとともに吸込み気流と吹出し気流間でのショートサーキットが防止される。室外吸込口６の開口面積は、室内吸込口９の開口面積の二倍程度の大きさに設定されている。

内気空間部２には発泡スチロール製の前面と側面の開放した箱形の風路部材１０が嵌め装着されている。隔壁１の一部は風路部材１０の側面に通じる開口部が設けられ、隔壁１の横に構成された混合室１１に内気空間部２と外気空間部３とが通じている。混合室１１には、給気送風機１２のファンケーシング１３の一側に一体成形により構成された枠要素１４と、この枠要素１４に結合される枠要素１５とからなるホルダ１６が嵌め装着されている（図２参照）。ファンケーシング１３は、多翼式の羽根車１７を内包していて、羽根車１７は、駆動モータ１８の略水平方向に延出した回転軸１９に装着されている。回転軸１９を略水平方向にすることにより、風路構造をシンプルで短く構成でき、コストの軽減に寄与できる。

給気送風機１２の駆動モータ１８は、本体箱体４に一体成形により設けられたモータ固定板２０の背面側に配置され、モータ固定部材２１を介してモータ固定板２０にネジ締めすることにより取付けられている。給気送風機１２はノッチ切換えにより強弱運転が可能であり、電源スイッチ２２に並んで設けられた切換スイッチ２３のスイッチ操作によりその強／弱切換えが可能である。給気送風機１２のファンケーシング１３の最下端面は本体箱体４の背面に設けられた室外吸込口６の下端面とほぼ同位置になっている。

ホルダ１６には除塵フィルター２４と揮発性有機化合物を吸着又は除去するＶＯＣ除去フィルター２５を重ねて装着したフィルター枠２６が前面の抜差口からの差込みにより装着されている（図１，６参照）。フィルター枠２６は、セルフヒンジにより開閉できる枠をもち、この枠により除塵フィルター２４を上流側にしてＶＯＣ除去フィルター２５が風路を横切る状態に重ねられ挟み込まれている。ＶＯＣ除去フィルター２５は、セルロースに活性炭を混抄した混抄紙に人工酵素を添着した濾材を、圧損の少ない２３０メッシュ／平方インチ程のコルゲートハニカム構造に成形したもので、幅９１ｍｍ、高さ９１ｍｍ、厚さ１５ｍｍ程度にカットしたものが用いられている。このＶＯＣ除去フィルター２５は、使い捨てであり除塵フィルター２４とともにフィルター枠２６ごとカセット式に交換することが可能である。

この他にもＶＯＣ除去フィルター２５としては、吸湿機能を持つ吸湿性材料に常温活性触媒を複合化した基材をハニカム状や、コルゲート状に成形したものでもよい。吸湿性材料としては、シリカゲル又はゼオライトをベースとした吸湿性セラミックスが用いられる。吸湿性材料に複合化する常温活性触媒としては、貴金属と金属酸化物を複合した触媒が用いられる。貴金属としては、金、白金、イリジウム、ロジウムまたはルテニウムが、金属酸化物としては、酸化錫、酸化マンガン、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化セリウム等がそれぞれ用いられる。吸湿性セラミックスは、常温活性触媒との複合化が容易であり、長寿命化を図ることができ、枠に組込むことで補強することができる。前者は、使い捨てであるが、このＶＯＣ除去フィルター２５は、吸湿性材料が室温程度の温度下でも空気中の水蒸気を表面に吸着・凝縮し、水膜を形成し、この水膜に空気中の水溶性の臭気ガス等の有害ガスを溶解することで臭気除去機能を果たす。吸湿性材料の水膜に溶解され保持された有害ガスは、常温活性触媒により徐々に酸化分解され、ＶＯＣ除去フィルターは自己再生する。つまり、メンテナンスフリーで永年使用することができる。

ホルダ１６のフィルター枠２６が収められる幅方向の寸法に対して、それを収納する本体箱体４側の抜差口２７の幅寸法は大きくしてあり、その隙間部分はフィルター枠２６に設けられたフランジ部によって塞がれる構成となっている。このような構成により、除塵フィルター２４に付着した虫や埃がホルダ１６内に入り込んだ場合においても抜差口２７の幅寸法は大きいため、清掃性は良好である。

ホルダ１６の最下端面は室外吸込口６の下端面とほぼ同位置になっていて、ファンケーシング１３の吸込口面の部分にホルダ１６に通じるドレン孔が設けられている。ホルダ１６の二つの枠要素１４，１５については、内気空間部２側の枠要素１４の最下端面は吸込口側の枠要素１５の最下端面より高くなっていて、内気空間部２側への水の侵入が防止されている。ホルダ１６に納められたフィルター枠２６は、前面グリル５の前面に設けられた開閉蓋２８を開閉することにより前面グリル５を装着したまま保守や交換が可能である。そして、開閉蓋２８によりホルダ１６との嵌合部分の空気漏れは、フィルター枠２６のフランジ部と、フランジ部に設けられたパッキン材とともに二重の構造で防止されている。除塵フィルター２４については、例えば花粉などを除去する目的であれば高性能な素材を用い、虫などの侵入を防止するのであれば、不織布やサランネットなどの比較的圧損が少なく、目詰まりしにくいものを用いる。また、モータ固定板２０のファンケーシング１３内部側又は、その反対側には断熱材が貼付けられ、発泡スチロールで一体成形されたファンケーシング１３及びホルダ１６と結合した形態でほぼ完全な断熱構造となっている。

モータ固定板２０のファンケーシング１３内面に面する部分の断熱は、前述したように断熱材を貼付けても良いが、作業性を改善するために、例えば厚みが１０ｍｍ程度の発泡スチロール製の断熱部材をモータ固定板２０の駆動モータ１８が位置する側から嵌め込んだ後に、駆動モータ１８をモータ固定板２０に固定するようにすれば良い。

二つの枠要素１４，１５の結合体として構成されたホルダ１６の結合形態は、凹凸による嵌合い結合か印籠結合など、結合部で結露水が漏れない形態を採ることにより、作業性と品質の向上を図ることができる。また、抜差口２７のホルダ１６の下面が当る位置に突起による空間を設けることにより、例えば、霧発生時の運転において除塵フィルター２４に付着した結露水がホルダ１６の結合部から染み出す現象を軽減できる。

本体箱体４の背面にある室外吸込口６には、これを開閉する引き戸式の開閉シャッタ２９が設けられている。開閉シャッタ２９は、本体箱体４の背面と、背面の外側に取付けられた樹脂製の背面板３０に挟まれ、横方向にスライドできる。背面板３０には筒状のダクト接続口３１が図５に示すように一体に設けられ、このダクト接続口３１が本体箱体４の室外吸込口６に連絡する構造である。この構造により、開閉シャッタ２９の組付け及び背面構造が簡素化する。開閉シャッタ２９には、全閉状態でも室外吸込口６の樋７の外部への連絡を保持する切欠き３２が設けられ、開閉シャッタ２９の開閉に拘らず、外気空間部３側に生じる水を排水することができる。開閉シャッタ２９の下端には操作摘み３３が設けられ、本体箱体４の下面に形成されたスリットから外部に引出されている。

図１や図２に示すように、開閉シャッタ２９の操作摘み３３は、本体箱体４の中央下部に配置してあるため、下から見ると、開閉シャッタ２９がどの状態にあるのか目視できる。例えば、台風などで一時的に開閉シャッタ２９を閉じても、そのままその状態になっていることに気付かずにいるようなことを回避できる。開閉シャッタ２９の操作摘み３３の本体箱体４のスリットから引出されるアーム部のスリットとの隙間は、本体箱体４側または背面板３０側に貼付けられたパッキン材によって塞がれている。このパッキン材の機能により、冬季においてこの隙間部分から室内側の暖かい空気と冷たい外気が混ざって、この部分から結露水が室内側に滴下するようなことを防ぐことができる。

本体箱体４は、図５に示すように部屋の壁面Ｗにネジ付けされる鋼板製の取付金具３４によって取付けられる。取付金具３４は中央に丸孔を有し、上部に本体箱体４の背面側上部の係止孔に掛止めうるフックを備えている。そして、下部には本体箱体４の背面下部に嵌まり込む突出部が設けられ、係止孔にフックを掛け、この突出部のネジ孔に本体箱体４の下面からネジを締め付けることにより、本体箱体４が部屋の壁面Ｗに取付けられる。取付金具３４にはその丸孔に、背面板３０のダクト接続口３１が挿通され、ダクト接続口３１にパッキン材が巻かれて、壁を貫通して設けた丸形換気孔に下り勾配を付けて埋込まれた円筒形のダクト３５が接続される。

給気送風機１２は、多翼式で吹出し風速が速いため、室内吹出口８から吹出されるミキシングされた空気と、室内吸込口９から吸込まれる室内の空気とでのショートサーキットは起き難い。具体的には室内吹出口８と室内吸込口９との間隔が６０ｍｍ以上あればショートサーキットは１パーセント以下で無視することができる。

この給気換気装置は、通常にあっては図３のように開閉シャッタ２９が全開状態で運転される。室外吸込口６の開口面積は、室内吸込口９の開口面積の二倍程度広く、室外吸込口６から７０％、室内吸込口９から３０％の空気を吸込み、混合室１１で混合し、給気送風機１２で確り攪拌して室内吹出口８から室内へミキシング空気として供給される。また、冬季においては、開閉シャッタ２９の操作摘み３３を操作して図４の半開状態の位置まで移動させ、室外吸込口６の開口面積と室内吸込口９の開口面積を略同等にして使用する。この状態では例えば、室外吸込口６から５０％、室内吸込口９から５０％程度の空気を吸込んで、この空気を混合し、攪拌して室内吹出口８から室内へ吹出すことになる。例えば、外気温度が−５℃、室内の空気の温度が２０℃の場合、室内吹出口８から室内へ吹出されるミキシング空気の温度は、その中間的な温度である７．５℃となり、冷風感が軽減される。ただし、給気送風機１２は外気のみを給気する送風機に比べ二倍の風量を処理できる能力が必要となる。ただ、必要給気風量が低下すればこの限りではない。

開閉シャッタ２９が全開状態で、室内吸込口９を塞げば室外吸込口６から１００％の外気を吸込み、室内吹出口８から室内へ供給することができるが、このようにすると室内吸込口９を開閉するダンパ装置が必要となり、製造コストが高騰し得策ではない。

冬季において開閉シャッタ２９が半開状態では、給気送風機１２の吸込口の面積、即ち室外吸込口６と室内吸込口９の合計開口面積は、開閉シャッタ２９が全開のときの２／３になり、室内吹出口８から室内に供給される給気風量は低下するが、それにつれ騒音は上昇する。この騒音の上昇の度合いは１ｄＢ程度であり、さほど問題になるレベルではない。常時換気を目的としてこの給気換気装置を使用する場合には開閉シャッタ２９を全閉にすることはないが、開閉シャッタ２９を全閉にすれば、室内の空気を循環させるサーキュレータとして機能させることもできる。

このようにこの給気換気装置は、利用者の必要に応じ、あるいは室外の状況に応じ開閉シャッタ２９の開閉度合いを調整することにより、給気風量の調整が可能である。また、切換スイッチ２３の操作により建材等の種類や季節に応じて０．５回換気と０．７回換気の切替えが可能である。しかも、室外からの給気風量を低減させても室内の空気と混合させ、室内吹出口８から室内に供給されるミキシングされた空気はそれ程低下しないため、室内の空気の循環、即ち換気効率はあまり低下しない。

給気換気運転において例えば、外気温度が−５℃、室内の空気の温度が２０℃である場合、室内の空気と外気との境界部で結露が発生し易く、風路の境界部で室内の空気と外気が混合し易い。しかしながら、この給気換気装置では、これらの混合は全て混合室１１において行われ、さらに羽根車１７によって攪拌されて室内に供給されるので、室内の空気と外気との境界部がなく結露の発生は事実上ない。

開閉シャッタ２９が全開状態で、例えば室外吸込口６から７０％、室内吸込口９から３０％程度の空気を吸込み、これを混合室１１で混合し、給気送風機１２で攪拌して室内吹出口８から室内へ吹出す場合、６畳用で換気回数０．５回の場合の必要風量は、１４ｍ^３／ｈである。余裕を持って室外吸込口６からの給気風量を１６ｍ^３／ｈとすると、室内吸込口９からの風量は８ｍ^３／ｈで、室内吹出口８から室内へ供給される風量は、合計で２４ｍ^３／ｈとなる。冬季においては室内外の温度差が発生するため自然換気量が増え、そのぶん給気風量を低減できる。そこで冬季においては、開閉シャッタ２９を半開状態の位置まで移動させていくと、室外吸込口６の開口面積と室内吸込口９の開口面積は略同等になる。この状態では例えば、室外吸込口６から５０％、室内吸込口９から５０％程度の空気を吸込んで、この空気を混合し、攪拌して室内吹出口８から室内へ吹出すことになる。室外吸込口６と室内吸込口９の合計開口面積は、開閉シャッタ２９が全開の場合の２／３になるため、室内吹出口８から室内へ供給される風量は、多翼式の給気送風機１２のためさ程低下せず、最大でも約２０％程度の低下で済み、約２０ｍ^３／ｈとなる。即ち、室外吸込口６から吸込まれる給気風量は１０ｍ^３／ｈとなり、換気回数は０．３６回となる。このように、開閉シャッタ２９の開閉の度合いを変更するだけで冬季における給気風量が調整でき、また合計風量も低減できる。６畳用で換気回数０．５回の場合の必要風量は、１４ｍ^３／ｈのため、室内の空気と外気の割合を１対１にするには、合計風量は２８ｍ^３／ｈ必要であるが、本実施の形態では２４ｍ^３／ｈで済むため、騒音で４ｄＢ消費電力で３７％低減できる。

駆動モータ１８の起動用コンデンサは、モータ内に内蔵され、モータパワーを変更する手段である補コイル巻線を有していないため、リード線は二線となっている。このため、パワーを下げる弱ノッチ（０．５回換気）では、駆動モータ１８に直列に分圧用のコンデンサを接続し、切換スイッチ２３によって切換えることによって行われる。

居室で使用される給気換気装置にあっては、室内へ取入れる外気及び室内循環空気を清浄にする機能は重要である。除塵フィルター２４は、給気送風機１２の前段において塵埃を除去し、羽根車１７への埃の付着と室内へ吹出す空気の清浄化を図っている。そして、霧発生時や霧雨時などでは、外気の吸込みとともにミスト状の水滴が吸込まれるが、除塵フィルター２４で捕捉される。捕捉された水滴は、結露水となって除塵フィルター２４からホルダ１６に流下し、樋７を通じてダクト接続口３１からダクト３５に排水される。ＶＯＣ除去フィルター２５は、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン等の有害ガスの他、煙草臭等の臭気ガス、カビや細菌等の空中浮遊微生物も吸着し、空気清浄化機能を果たす。また、換気だけよりも早期に有害ガス等を軽減できる。除塵フィルター２４が前段にあるためＶＯＣ除去フィルター２５の目詰まりは少なく、長寿命になる。そして、本体箱体４の前面上部左右に室内吸込口９と室内吹出口８を配置したため、室内の空気の吸込みに伴う壁面Ｗの汚れや、カーテン等で室内吹出口８が塞がれるため設置できないといった不具合も解消できる。

ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、トルエン、キシレン等の有害ガスは、室内において発生することが多く、外気に含まれることは少ないことから、ＶＯＣ除去フィルター２５については、室内吸込口９の近傍の風路に設けてもよい。この構成を採用することにより、除塵フィルター２４のメンテナンスとは切離してＶＯＣ除去フィルター２５のメンテナンスを行うことができる。

給気換気装置の斜視図である。（実施の形態１）給気換気装置の分解斜視図である。（実施の形態１）開閉シャッタが全開状態での給気換気装置の縦断正面図である。（実施の形態１）同じく開閉シャッタが半開状態での縦断正面図である。（実施の形態１）給気換気装置を取付け状態で示した縦断側面図である。（実施の形態１）フィルター枠部分を単独で示す斜視図である。（実施の形態１）

符号の説明

２内気空間部、３外気空間部、４本体箱体、６室外吸込口、８室内吹出口、９室内吸込口、１１混合室、１２給気送風機、２４除塵フィルター、２５ＶＯＣ除去フィルター、２６フィルター枠。

Claims

室内吸込口により室内に通じる内気空間部と、室外吸込口によって室外に通じる外気空間部を区画された混合室によって連絡させた本体箱体に給気送風機を組込み、この給気送風機の吸込口を前記混合室に連絡させ、前記給気送風機の吐出口を前記本体箱体に設けた室内に通じる室内吹出口に臨ませて、前記混合室で混合した室内の空気と外気を前記給気送風機によって攪拌して前記室内吹出口から室内へ吹出すように構成するとともに、前記混合室には、当該混合室を流れる気流から揮発性有機化合物を吸着又は除去するフィルターを、前記本体箱体の前面から抜き差しして交換可能に設けた換気装置。
請求項１に記載の換気装置であって、上記フィルターの上流側に除塵フィルターを設けた換気装置。