JP5355720B2 - 換気端末装置および換気システム - Google Patents

Description

本発明は、建物内を換気する換気端末装置に関するものであり、特に熱交換換気を行なう換気端末装置に関する。

従来、建物内の各部屋の換気を行う換気システムは、第３種の換気システムや第１種の換気システムなどがある。ここで、換気の方式として分類されている第１種、第２種、第３種の換気システムについて説明する。第１種の換気システムは、給気を機械換気で行い、排気も機械換気で行なう換気システムである。第２種の換気システムは給気を機械換気で行い、排気は自然換気で行なう換気方式である。第３種は給気を自然換気で行い、排気は機械換気で行なう換気方式である。

第１種の換気システムは、給気も排気も機械換気で行なうため、計画的な換気が行ないやすい。また、給気と排気との間で熱交換を行なう熱交換エレメントを搭載した熱交換換気システムが多く採用されている。以下、熱交換を行わない換気システムを非熱交換換気システムともいう。第２種の換気システムは、給気を機械換気で行ない、排気を自然排気で行う。第２種の換気システムでは、居室内はプラス圧になり、建物の隙間などから室内空気が外に吹出すため、クリーンルームなど外気を直接室内へ入れることが好ましくないような部屋の換気システムとして用いられる。

第３種の換気システムは、排気を機械換気で行ない、給気を自然給気で行う。第３種の換気システムでは、居室内はマイナス圧になり、建物の隙間などから外気が室内に入りこむため、例えばトイレなどのダーティゾーンのように、隣接する居室などに空気を漏らすことが好ましくないような部屋の換気システムとして用いられる。

例えば、天井裏に設けられた送風機によって、居室に設けられた排気グリルから室内空気を排気し、居室に設けられた自然給気口から外気を自然給気する第３種の非熱交換換気システムが、特許文献１に開示されている。

また、熱交換器、給気用送風機、排気用送風機を一体に備えた熱交換換気装置と、外壁に設けられた給気フード、排気フード、および居室に設けられた排気グリル、給気グリルとをダクト配管で接続して、熱交換を行う第１種の熱交換換気システムが、例えば特許文献２に開示されている。

特開２００３−９７８４０号公報 特開２００５−６９６１９号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたような第３種の非熱交換換気システムの場合、冷暖房された室内空気をそのまま排気してしまうため、空調エネルギーのロスが発生してしまうという問題がある。また、給気グリルから給気される外気も、外気温のまま給気されるため、冬期には居住者が不快な冷風感を感じるという問題がある。

一方、特許文献２に開示されたような第１種の熱交換換気システムであれば、室内空気と外気との間で熱交換が行われるので、空調エネルギーのロスや居住者に与える冷風感を低減することができる。しかし、既存の建物に第３種の換気システムが採用されている場合には、天井内に設置された既存の換気装置を、特許文献２に開示されたような換気装置に交換する作業や、給気用のダクト配管の施工が必要となり、熱交換換気システムへの変更が困難であるという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、既存の非熱交換換気システムを熱交換換気システムに容易に変更することのできる換気端末装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、建物外の外気を吸い込む外気吸込口と、建物内の室内に外気を直接吹き出す外気吹出口と、室内から室内空気を直接吸い込む第１室内空気吸込口と、室内空気を排出する室内空気排出口とが形成された本体と、本体内に形成されて外気吸込口と外気吹出口とを結ぶ給気送風路と、本体内に形成されて室内空気吸込口と室内空気排出口とを結ぶ排気送風路と、本体の内部に収容されて、給気送風路を通過する外気と排気送風路を通過する室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、を備え、室内空気排出口は、本体とは別に設けられた排気用送風機から室内に向けて延びる環気ダクトと連通されることを特徴とする。

本発明にかかる換気端末装置は、既存の排気用送風機から室内に向けて延びる環気ダクトに室内空気排出口を連通させることで、既存の非熱交換換気システムを熱交換換気システムに容易に変更できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる換気システムの全体構成の概略を示す図である。 図２は、換気端末装置の構造を表す横断面図である。 図３は、換気端末装置が外壁に取り付けられた状態を示す斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態２にかかる換気端末装置の構造を表す横断面図である。 図５は、本発明の実施の形態３にかかる換気端末装置の構造を表す横断面図である。

以下に、本発明にかかる換気端末装置を備える換気システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる換気システムの全体構成の概略を示す図である。換気システムＳは、建物内において第３種の集中排気換気システムを構成する。建物内には、複数の居室が設けられている。換気システムＳは、排気用送風機２、換気端末装置１を有する。排気用送風機２は、建物屋内において、廊下の天井内などに設置されている。排気用送風機２には、吹出口２ａ、吸込口２ｂが形成されている。排気用送風機２は、吸込口２ｂから吹出口２ａに向けた気流を発生させる。排気用送風機２の吹出口２ａには、室内空気を建物外へ排気するための排気ダクト４が接続される。排気用送風機２の吸込口２ｂには、複数の居室の室内に向けて延びる環気ダクト３が接続される。換気端末装置１は、各居室における環気ダクト３の端末部に設置される。

図２は、換気端末装置１の構造を表す横断面図である。図３は、換気端末装置１が外壁（室内壁面）７に取り付けられた状態を示す斜視図である。換気端末装置１には、室内吹出口（外気吹出口）１１、第１室内吸込口（第１室内空気吸込口）１２、第２室内吸込口（第２室内空気吸込口）１３、ダクト接続口（室内空気排出口）１８、外気吸込口２７が形成された本体３０を備える。本体３０の内部には、熱交換エレメント（熱交換器）１０が収容される。熱交換エレメント１０には、１次風路と２次風路とが互いに独立して形成され、１次風路を通過する空気と２次風路を通過する空気との間で熱交換が行われる。なお、１次風路と２次風路についての詳細な説明は省略する。熱交換エレメント１０が、本体３０の内部に収容されることで、本体３０の内部には、外気吸込口２７から室内吹出口１１につながる風路（給気送風路２５）が形成される。また、本体３０の内部には、第１室内吸込口１２からダクト接続口１８につながる風路（排気送風路２４）が形成される。

排気送風路２４は、熱交換エレメント１０の下流で、第２室内吸込口１３に向けて分岐される。その分岐部分には、バイパスダンパ１６が設けられている。バイパスダンパ１６の位置を切り替えることで、換気端末装置１内において、ダクト接続口１８と第１室内吸込口１２を連通させる状態と、ダクト接続口１８と第２室内吸込口１３とを連通させる状態と、を選択することができる。

建物の外壁７には、建物内と建物外とを連通させる換気口９が形成されている。換気端末装置１の外気吸込口２７は、換気口９に直接接続される。これにより、外気が給気送風路２５を通って、室内吹出口１１から居室に給気される。また、外気吸込口２７は、換気口９に直接接続されるので、給気側のダクト配管が省略される。これにより、ダクト配管施工の手間とコストを低減することができる。

また、排気側のダクト配管であれば、屋外へ排出する空気のダクト配管であるため、ダクト配管内の汚れは問題になりにくい。一方、給気側のダクト配管は、新鮮外気を居室に供給するためのダクト配管であるため、ダクト内が汚れるとその汚れが新鮮外気に混じって居室内に供給されてしまうという問題が生じる。また、給気側のダクト配管内の清掃を行なうメンテナンスの手間やコストが余分にかかってしまうという問題も生じる。本実施の形態１では、給気側のダクト配管が省略されるので、給気側のダクト配管内の汚れの問題を解消することができる。

また、従来の熱交換換気システムでは、排気用送風機と給気用送風機の２つの送風機が必要であったが、本発明では、建物の気密性を利用することにより、排気用送風機のみで熱交換換気を行い、給気用送風機を省略することができる。

換気端末装置１のダクト接続口１８は、環気ダクト３が接続された天井６の環気ダクト接続部材２１と連通される。本実施の形態１では、ダクト接続口１８と環気ダクト接続部材２１とを連通するのに、化粧板１７が用いられる。換気口９は、建物ごとや換気口９ごとに様々な高さに形成されるため、換気端末装置１を外壁７に取り付け、外気吸込口２７と換気口９とを接続すると、換気端末装置１と天井６との間も様々な距離になる。したがって、換気端末装置のダクト接続口１８と、天井６に設けられた環気ダクト接続部材２１とを直接接続させることが難しい場合がある。そこで、天井６面と換気端末装置１との間を覆う化粧板１７が取付けられる。また、化粧板１７と天井６とは気密が保たれるようにシールがなされる。また、化粧板１７と換気端末装置１との間も気密が保たれるようにシールがなされる。このように、天井６面と換気端末装置１との間を化粧板１７で覆うことで、ダクト接続口１８と環気ダクト接続部材２１とを連通させることができる。化粧板１７は、換気端末装置１の化粧板取付部２２にビスで固定される。

ダクト接続口１８と環気ダクト接続部材２１とを、化粧板１７を用いて連通させることができるので、換気端末装置１の取り付け位置に制約がある場合にも、容易に対応できるようになる。例えば、外壁７の外側に設けられた庇から給気フード８を避けて設けるために、換気端末装置１の取り付け位置を低くしなければならないといった制約がある場合にも、換気端末装置１と天井６面との距離に合わせた化粧板１７を用いることで、ダクト接続口１８と環気ダクト接続部材２１とを容易に連通させることができる。すなわち、換気端末装置１の設置位置の自由度を向上させることができる。また、ダクト接続口１８と環気ダクト接続部材２１との間のダクト配管の施工が不要となるので、ダクト配管施工の手間とコストを低減することができる。

排気用送風機２が運転されると、排気送風路２４に沿った空気の流れが形成される。これにより、第１室内吸込口１２より居室から直接吸い込まれた室内空気が、排気フィルター２０と熱交換エレメント１０を通過し、さらに環気ダクト接続部材２１、環気ダクト３、排気ダクト４を通って排気フード５から建物の外に排気される。

また、室内の空気が排気されることで、居室内が負圧となり、給気送風路２５に沿った空気の流れが形成される。これにより、外気は、給気フード８より吸い込まれ、換気口９を通って、給気フィルター１９と熱交換エレメント１０を通過し、室内吹出口１１から居室へ直接吹き出されて給気される。

熱交換エレメント１０では、外気と室内空気との間で熱交換が行われる。例えば、室内空気の熱が給気に伝えられることで、熱交換されながら換気が行われる。このように、熱交換しながら換気を行うことによって、居室内で冷暖房された空気のエネルギーが、換気によって失われることを抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。

また、換気端末装置１側に熱交換エレメント１０が備えられているので、熱交換を行っていなかった既存の第３種換気を行う換気システムに対しても、環気ダクト３の末端側に換気端末装置１を設けるだけで、室内空気と外気との間で熱交換を行う換気システムとすることができる。また、既存の環気ダクト３の末端に換気端末装置１を設ける場合にも、換気端末装置１が天井内ではなく居室内に設けられるので、天井内での作業を減らして、作業性の向上を図ることができる。特に、既存の換気システムにおいて、天井面に排気グリルが設けられていれば、その排気グリルに代えて、図２に示すような環気ダクト接続部材２１を取り付ければよく、換気システムを変更する作業がより一層容易になる。また、換気端末装置１を居室内に設けるので、従来の熱交換換気装置を配置する十分なスペースを天井内に確保できない場合にも、熱交換換気システムを容易に実現することができる。

換気端末装置１には、運転停止時や、外気の給気を止めたいときなどに、外気吸込口２７を閉じることができるように、開閉可能なシャッター１４が装備されている。排気用送風機２の運転時にシャッター１４を開くことで給気が行われる。また、シャッター１４を閉じることで、排気用送風機２の運転時に外気の給気を止めることや、排気用送風機２の停止時に外気の侵入を防ぐことができる。本実施の形態１では、シャッター１４を左右（または上下）にスライド移動させることで、外気吸込口２７を開閉することができる。このように、シャッター１４を装備することによって、吹雪や台風などでの外気の侵入を防ぐことができる。また、外気温度と、居室内温度との差が大きいときには、外気の侵入を抑えて冷暖房効率の低下を抑えることができる。

また、前記のバイパスダンパ１６とシャッター１４との組み合わせにより、各部屋の換気端末装置１において、非熱交換換気と熱交換換気との選択、および給排気を行う換気と排気のみの換気との選択が可能となるため、部屋ごとの温熱要求に適応できる換気システムを提供できる。従来の第１種熱交換換気システムは、住宅全体の熱交換換気であるため、各部屋毎に熱交換／非熱交換、給排気／排気のみの選択を行うことのできる換気システムを構築することが困難であった。本発明では、例えば冬期であれば、南側の空調された部屋は熱交換換気を行い、北側の空調していない部屋は排気のみの非熱交換換気とすることで、北側の部屋を負圧にして、南側の空気を北側へ流れやすくするなどのような、個別分散の熱交換換気システムを提供できる。

また、第３種の集中排気システムの各部屋の端末グリルのうち一部だけを本発明の換気端末装置１にすることが可能で、複数の部屋のうち一部の部屋のみ熱交換換気を行なう換気システムを提供することも可能となり、もちろん１部屋のみ熱交換換気を行う換気システムとすることもできる。

冬期には、熱交換エレメント１０には、暖房で暖められた室内空気と、冷たい外気とが通過するため、排気側ではドレン（結露水）が発生する。換気端末装置１の内部には、発生したドレンを受けるためのドレンパン１５が、熱交換エレメント１０の下方に備えられている。ドレンパン１５は、発生したドレンを屋外へ排出できるように、その先端である排出部が外気吸込口２７から本体３０の外部に突出しており、換気口９へと突出する形状となっている。これにより、熱交換エレメント１０で発生したドレンを室内へ漏らさずに屋外へ排出できる。また、ドレンパン１５の先端が換気口９へ突き出していることにより、別途ドレン配管の施工を行なう手間とコストを省略できる効果がある。

春期や秋期といった中間期には、パイパスダンパ１６を切り替えて、ダクト接続口１８と第２室内吸込口１２とを連通させることで、熱交換エレメント１０を通さずに室内空気を排気することで、室内空気と外気との間で熱交換を行わずに換気ができる。このように、バイパスダンパ１６を備えることによって、熱交換の有無を選択することができ、夏や冬の冷暖房時期には、冷暖房された室内空気のエネルギーが換気によって失われることを低減して、省エネルギー化を図ることができる。中間期には、熱交換エレメント１０を通さずに排気することで、圧力損失が低減され、換気の風量を増やすことができる。また、換気の風量を増やさない場合であっても、消費電力を少なくすることができ、省エネルギー化を図ることができる。また、熱交換エレメント１０を通さない排気により、居室内の熱気抜きを図ることができる。

なお、本実施の形態１では、居室を複数備える建物において、その複数の居室をまとめて換気する集中換気を例示して説明したが、これに限られない。１の居室しか備えていない建物に、本実施の形態１で説明した換気システムを適用してもよいし、複数の居室ごとに本実施の形態１で説明した換気システムを適用してもよい。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２にかかる換気端末装置１の構造を表す横断面図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。本実施の形態２では、環気ダクト３が天井面よりも居室側に突き出るように形成され、換気端末装置１に備えられたダクト接続口１８と環気ダクト３とが、直接接続される。このようにすることで、化粧板１７は、風路の一部を構成せず、環気ダクト３を隠すためのものとなる。したがって、天井６や換気端末装置１との間の気密を保つ必要がなくなり、隙間にシールを施工する手間を省くことができる。

また、本実施の形態２では、給気される外気の通路上、例えば外気吸込口２７に給気用送風機２３が設けられる。これにより、換気システムＳは、給気用送風機２３により強制的に給気するものとなり、第１種の換気システムとなる。なお、給気用送風機２３が設けられる位置は、給気される外気の通路上であればよく、例えば、室内吹出口１１の近傍に配置されていてもよい。このように送風機を備えることで、第３種換気による自然給気よりも計画的な給気を行なうことができる。

また、換気端末装置１側に熱交換エレメント１０が備えられているので、熱交換を行っていなかった既存の第３種換気を行う換気システムに対しても、環気ダクト３の末端側に換気端末装置１を設けるだけで、室内空気と外気との間で熱交換を行う換気システムとすることができる。また、既存の環気ダクト３の末端に換気端末装置１を設ける場合にも、換気端末装置１が天井内ではなく居室内に設けられるので、天井内での作業を減らして、作業性の向上を図ることができる。また、換気端末装置１を居室内に設けるので、天井内に十分なスペースを確保できない場合にも、熱交換を行う換気システムを容易に実現することができる。また、本実施の形態２では、ダクト接続口１８と環気ダクト３とを直接接続しているので、化粧板１７の気密施工の手間を省略して、より確実に環気ダクト３と換気端末装置１を接続することができる。例えば、建物の新築時のように、予め環気ダクト３を天井面よりも居室側に突き出して配管しやすい場合には、ダクト接続口１８と環気ダクト３とを直接接続しやすくなる。なお、既存の換気システムにおいて、室内空気を吸い込む吸込口が天井面に形成されている場合には、その吸込口とダクト接続口とを、別途のダクト配管で接続して、化粧板１７の気密施工を不要としてもよい。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３にかかる換気端末装置１の構造を表す横断面図である。上記実施の形態と同様の構成については同様の符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施の形態３では、換気端末装置５０が天井内に設置される。

外壁７の換気口９も、居室側ではなく天井内側に形成される。換気端末装置５０は、換気口９の近傍に配置され、外気吸込口２７と換気口９との間がダクト配管により接続される。換気端末装置５０が換気口９の近傍に配置されるので、給気側のダクト配管を短縮することができる。これにより、実施の形態１で説明したような、給気側のダクト配管内での汚れの問題を生じにくくすることができる。なお、外気吸込口２７と換気口９とを直接接続しても構わない。

換気端末装置５０のダクト接続口１８は、天井内で環気ダクト３に接続される。室内吹出口５１と室内吸込口５２は、天井面に露出する露出パネル５３に形成される。図１に示す排気用送風機２が運転されると、排気送風路２４に沿った空気の流れが形成される。これにより、室内吸込口５２より吸い込まれた室内空気が、排気フィルター２０と熱交換エレメント１０を通過し、さらに環気ダクト３、排気ダクト４を通って排気フード５から建物の外に排気される。

また、室内の空気が排気されることで、居室内が負圧となり、給気送風路２５に沿った空気の流れが形成される。これにより、外気は、給気フード８より吸い込まれ、換気口９を通って、給気フィルター１９と熱交換エレメント１０を通過し、室内吹出口５１から居室へ給気される。熱交換エレメント１０では、室内空気と外気との間で熱交換が行われながら換気が行われる。

このように熱交換しながら換気することによって、居室内で冷暖房された空気のエネルギーが、換気によって失われることを抑えることができ、省エネルギー化を図ることができる。また、天井内に換気端末装置５０を設置し、天井面に露出パネル５３を露出させるので、実施の形態１，２で説明した換気端末装置１のように装置自体が居室内に露出しないため、意匠性が向上するし、居住者の通行の妨げにもなりにくい。

以上のように、本発明にかかる換気端末装置は、室内空気と外気との間で熱交換を行わせる換気システムに有用である。

Ｓ 換気システム
１ 換気端末装置
２ 排気用送風機
２ａ 吹出口
２ｂ 吸込口
３ 環気ダクト
４ 排気ダクト
５ 排気フード
６ 天井
７ 外壁
８ 給気フード
９ 換気口
１０ 熱交換エレメント（熱交換器）
１１ 室内吹出口（外気吹出口）
１２ 第１室内吸込口（第１室内空気吸込口）
１３ 第２室内吸込口（第２室内空気吸込口）
１４ シャッター
１５ ドレンパン
１６ バイパスダンパ
１７ 化粧板
１８ ダクト接続口（室内空気排出口）
１９ 給気フィルター
２０ 排気フィルター
２１ 環気ダクト接続部材
２２ 化粧板取付部
２３ 給気用送風機
２４ 排気送風路
２５ 給気送風路
２７ 外気吸込口
３０ 本体
５０ 換気端末装置
５１ 室内吹出口
５２ 室内吸込口
５３ 露出パネル

Claims (9)

1. 建物外の外気を吸い込む外気吸込口と、建物内の室内に前記外気を吹き出し口から直接吹き出す外気吹出口と、前記室内から室内空気を吸い込み口から直接吸い込む第１室内空気吸込口と、前記室内空気を排出する室内空気排出口とが形成された本体と、
   前記本体内に形成されて前記外気吸込口と前記外気吹出口とを結ぶ給気送風路と、
   前記本体内に形成されて前記第１室内空気吸込口と前記室内空気排出口とを結ぶ排気送風路と、
   前記本体の内部に収容されて、前記給気送風路を通過する外気と前記排気送風路を通過する室内空気との間で熱交換を行わせる熱交換器と、を備え、
   前記室内空気排出口は、前記室内と異なる空間に前記本体とは別に設けられた排気用送風機から前記室内に向けて延びる環気ダクトと連通され、
   前記本体は、前記室内と前記建物外を連通させる換気口が形成された室内壁面に取り付けられ、
   前記外気吸込口は、前記換気口に接続され、
   前記排気送風路において、前記第１室内空気吸込口から前記室内空気排出口に向けた気流が前記排気用送風機によって発生されることを特徴とする換気端末装置。
2. 前記外気吸込口を開閉するシャッターをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
3. 前記本体の内部で発生したドレンを受けるドレンパンをさらに備え、
   前記ドレンパンには、前記ドレンの排出部が前記外気吸込口から前記本体の外部に突出して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
4. 前記本体には、室内空気を直接吸い込む第２室内空気吸込口が形成され、
   前記本体内に形成されて前記熱交換器よりも下流側において前記排気送風路から前記第２室内空気吸込口に向かうバイパス風路と、
   前記第１室内空気吸込口と前記室内空気排出口とを連通させる状態と、前記第２室内空気吸込口と前記室内空気排出口とを連通させる状態とに切り替える切り替えダンパと、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
5. 前記環気ダクトの前記室内側の末端と、前記室内空気排出口との間の空間を塞ぐ化粧板をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
6. 前記給気送風路に設けられて、外気に含まれる塵埃やガスを除去する給気フィルターをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
7. 前記排気送風路に設けられて、室内空気に含まれる塵埃やガスを除去する排気フィルターを備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
8. 前記給気送風路に備えられて、前記外気吸込口から前記外気吹出口に向かう気流を発生させる給気用の送風機をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の換気端末装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載の換気端末装置と、
   前記室内と異なる空間に設けられた前記排気用送風機と、
   前記環気ダクトと、を有することを特徴とする換気システム。

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