JP5536277B2 - 空気清浄機能付き窓戸用の換気装置 - Google Patents

Description

本発明は窓戸用の換気装置に係り、特に、室内空間の空気を室外空間に排出し、室外空間の空気を室内空間に流入させる熱交換ユニットを備えた窓戸用の換気装置が空気清浄機能を兼ね備えるように構成された空気清浄機能付き窓戸用の換気装置に関する。

最近、室内活動時間の増大化及び建物の密集化が進むことに伴い、室内環境及び空気の質の重要性に関する認識が高まりつつあるのが現状である。アパートやオフィステルなどの高層ビルが密集した居住地では、外部の汚染空気が室内に流入する恐れがあるため、窓戸の開放を極力避けている。これにより、別途の換気手段が設けられない限り、室内の空気もその質的低下が避けられない。

従来の換気手段として、自動車などの機械装置から排出される排ガス、微細ホコリなどの各種の汚染物質を含んだ空気が室内に流入する場合に、これを浄化する目的で空気清浄機が開発されて市販されているが、このような空気清浄機は、新鮮な外部空気の持続的な流入を遮断したままで、窓戸などを介して流入した汚染空気を浄化して単に室内において繰り返し循環させるためその実効性に疑問がある。

上記の問題を解消するための窓戸型換気装置が、例えば、下記の特許文献１（以下、先行文献１と称する。）に開示されている。先行文献１に開示されている窓戸型換気装置は、窓戸枠の縦仕切り（ｍｕｌｌｉｏｎ）に内蔵されるものであって、横流ファン及び熱交換器を備える。横流ファンは、縦仕切りの上部を介して室外空間の空気を室内空間に流入させ、縦仕切りの下部を介して室内空間の空気を室外空間に排出する。熱交換器は、エチレングリコール、グリセリングリコールなどの熱交換媒体を内部に収容し、縦仕切りの延在方向に沿って延びる。流入する空気と排出される空気との間の熱交換は、熱交換媒体の上下往復流動によって行われる。

また、例えば、下記の特許文献２（以下、先行文献２と称する。）は、上述した問題を解消するために、換気装置付き窓を開示している。先行文献２に開示されている換気装置付き窓は、窓戸枠の横ばり（ｔｒａｎｓｏｍ）に内蔵されるケースを備える。前記ケースの内部には、室内空間の空気を室外空間に排出するための第１のファンと、室外空間の空気を室内空間に流入させるための第２のファンと、室外空間から流入した空気と室外空間に排出される空気とが混合されることを防ぐための隔壁と、室外空間に流入した空気と室外空間に排出される空気との間の熱交換を行うための熱交換器と、が配備される。前記熱交換器としては、フィンタイプのものまたは複数の板体が積層されたタイプのものが用いられる。

一方、上記の窓戸用の換気装置の使用過程で、室内には外部の汚れた空気が流入したり、黄砂若しくは有害ホコリなどが流入したりする恐れがある。最近の黄砂若しくは有害ホコリなどの増加には目を見張るものがあり、これに伴い、大気汚染が一層深刻化しつつある。なお、大気汚染の深刻化による呼吸器疾患の増加や健康への国民的な関心の増大などの社会雰囲気によって空気清浄の必要性及びその需要は大幅に高まりつつある。

これにより、窓戸用の換気装置の使用過程で、別途の空気清浄機能を用いて室内の汚れた空気を浄化して新鮮な空気に置き換えることのできる窓戸用の換気装置の開発が至急望まれるのが現状である。

大韓民国特許公報第１０−２００７−８９００１号 大韓民国特許公報第１０−２００４−７５６８６号

本発明は上記の従来の技術における問題点及び必要性に鑑みてなされたものであり、その目的は、窓戸用の換気装置の使用過程で、別途の空気清浄機能を用いて室内の汚れた空気を浄化して新鮮な空気に置き換えることのできる空気清浄機能付き窓戸用の換気装置を提供するところにある。

上述した本発明の目的は、窓戸に配設されて外気と内気との間の熱交換を行う熱交換ユニットと、前記熱交換ユニットの内部に配備されて室内空気の汚染を浄化する空気清浄部と、を備えてなる空気清浄機能付き窓戸用の換気装置によって達成される。

好ましくは、本発明において、前記熱交換ユニットは、収納用のケースと、前記ケースの一方の側に配備されて室外空間に排出される内気をケースの内部に流入させると共に、前記ケースの内部の内気を前記窓戸の窓戸枠に排出する内気用のファンと、前記ケースの他方の側に配備されて前記窓戸枠に流入した外気を前記ケースの内部に流入させると共に、前記ケースの内部の外気を前記ケースの外部に排出する外気用のファンと、前記ケースの中央に配備されて前記外気と内気との間の熱交換を行う熱交換素子部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明において、前記ケースの一方の側には、外気が流入する外気流入ダクトが配備されていることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記ケースの他方の側には、内気が排出される内気排出ダクトが配備されていることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記ケースの端部には、前記内気排出ダクトと直交する方向に外気排出ダクトが配備されて外気を排出することを特徴とする。

さらに、本発明において、前記ケースの内面の一方の側には、内気をケースの内部に流入させる内気流入孔が穿設されていることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記熱交換素子部は、内気と外気との間の熱交換を１次的に行う第１の熱交換素子と、前記第１の熱交換素子を通過した内気と外気との間の熱交換を２次的に行う第２の熱交換素子と、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記第１及び第２の熱交換素子は、両方とも顕熱交換素子からなるか、両方とも全熱交換素子からなるか、あるいは、顕熱交換素子及び全熱交換素子の組み合わせからなることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記ケースの内部に配備されて外気が前記熱交換素子部を通過する前に外気を浄化する外気用のフィルターをさらに備えることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記ケースの内部に配備されて内気が前記熱交換素子部を通過する前に内気を浄化する内気用のフィルターをさらに備えることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記空気清浄部は、前記外気排出ダクトに配備された第２の外気用のフィルターと、前記外気用のフィルターと向かい合う個所に配備された第３の外気用のフィルターと、前記第１の熱交換素子の一方の側における前記内気用のフィルターと向かい合う個所に配備された第２の内気用のフィルターと、を備えることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記外気流入ダクト及び前記外気排出ダクトの内側には、電源の供給によって正逆駆動されるモーターによって一方向または他方向に回動しながら前記外気流入ダクト及び前記外気排出ダクトを開放または密閉するダンパーが配備されていることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記モーターの正逆駆動を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする。

さらに、本発明において、前記制御部は、前記熱交換ユニットの外気用のファンと電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置によれば、窓戸用の換気装置の使用過程で、別途の空気清浄機能を用いて室内の汚れた空気を浄化して新鮮な空気に置き換えることができる。

本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置の空気清浄モードを示す概略平面図である。 本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置の全熱交換モードを示す概略平面図である。 図１に示す窓戸用の換気装置の熱交換ユニットを示す斜視図であって、熱交換ユニットの下面が取り外されている状態図である。 図２に示す熱交換ユニットのファンカバーを示す斜視図である。 図２に示す熱交換ユニットを横に切り取った後に上部から見下ろした部分断面図である。 図４に示す熱交換ユニットの変形例を示す部分断面図である。 図４に示す熱交換ユニットの変形例を示す部分断面図である。 本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置におけるダンパーの作動を示す模式図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態に係る窓戸用の換気装置について説明する。

以下で用いられた用語や単語は通常的または辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者はその自分の発明を最良の方法により説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に即して本発明の技術的思想に合う意味及び概念として解釈されるべきである。

図１Ａは、本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置の空気清浄モードを示す概略平面図であり、図１Ｂは、本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置の全熱交換モードを示す概略平面図であり、図２は、図１に示す窓戸用の換気装置の熱交換ユニットを示す斜視図であって、熱交換ユニットの下面が取り外されている状態図である。

また、図３は、図２に示す熱交換ユニットのファンカバーを示す斜視図であり、図４は、図２に示す熱交換ユニットを横に切り取った後に上部から見下ろした部分断面図であり、図５及び図６は、図４に示す熱交換ユニットの変形例を示す部分断面図である。

さらに、図７は、本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置におけるダンパーの作動を示す模式図である。

まず、図２を参照すると、熱交換ユニット２１０は、ケース２１２と、このケース２１２にそれぞれ収容される外気用のフィルター２２２、内気用のフィルター２２４、熱交換素子２２６、２２８、内気用のファン２３６、外気用のファン２３８及びファンカバー２３０を備える。

前記ケース２１２の側面には室外空間の空気外気がケースの内部に流入するための外気流入ダクト２１４が形成され、ケース２１２の内部に流入した外気がケース２１２の外部に排出されるための外気排出ダクト２２０が形成され、ケース２１２の内部に流入した室内空間の空気（内気）がケース２１２の外部に排出自在に内気排出ダクト２１８が形成される。

また、ケース２１２の下面には内気がケース２１２の内部に流入するための内気流入孔２１６（図４から図６参照）が形成され、外気用のフィルター２２２、内気用のフィルター２２４及び全熱交換素子を取り替え易くするための開閉及び着脱自在な扉（図示せず）が形成される。

一方、図１Ａを参照すると、本発明に係る熱交換ユニット２１０の内部に空気清浄部が配備される。すなわち、前記外気排出ダクト２２０に第２の外気用のフィルター３２２−１が配備され、前記外気用のフィルター２２２と向かい合う個所に第３の外気用のフィルター３２２−２が配備されている。

また、後述する第１の熱交換素子２２６の一方の側における前記内気用のフィルター２２４と向かい合う個所に第２の内気用のフィルター３２４が配備される。

さらに、前記外気流入ダクト２１４及び前記外気排出ダクト２２０の内側には、電源の供給によって正逆駆動されるモーター（図７における３１０）によって一方向または他方向に回動しながら前記外気流入ダクト２１４及び前記外気排出ダクト２２０を開放または密閉するダンパー（図７における３２０）が配備される。

前記モーター３１０は、ダンパー３２０と隣り合って、熱交換ユニット２１０内部の一方の側の適宜な個所に配設される。

一方、図１Ｂを参照すると、後述する第１の熱交換素子２２６の両側中央部には、内気用のフィルター２２４及び第２の内気用のフィルター３２４が第１の熱交換素子２２６と並ぶ方向に配備される。

また、前記熱交換ユニット２１０の一方の側には空気清浄モードまたは全熱交換モードの選択のための別途のスイッチ（図示せず）が配備されていてもよく、このスイッチは制御部（図７における３００）と電気的に接続されていて、前記スイッチの操作によって前記制御部３００が前記モーター３１０の正逆駆動を制御すると共に、制御部３００は前記外気用のファン２３８と電気的に接続されている。

他方、前記外気用のフィルター２２２は、ケース２１２の内部に流入した外気を浄化するためのものである。このため、外気用のフィルター２２２は外気がケース２１２の内部に流入した直後または外気がケース２１２の外部に排出される直前に浄化されるように配設される。

しかしながら、ケース２１２の内部に流入した外気がそのまま熱交換素子２２６、２２８を通過する場合に熱交換素子２２６、２２８が閉塞される恐れがあるため、外気用のフィルター２２２は外気がケース２１２の内部に流入した直後に浄化されるように配設されることが好ましい。この場合に、外気用のフィルター２２２は、図２に示すように、外気流入ダクト２１４と第１の熱交換素子２２６との間に配設される。

内気用のフィルター２２４は、ケース２１２の内部に流入した内気を浄化するためのものである。ケース２１２の内部に流入した内気がそのまま熱交換素子２２６、２２８を通過する場合に熱交換素子２２６、２２８が閉塞される恐れがあるため内気用のフィルター２２４が配設される。内気用のフィルター２２４は、内気がケース２１２の内部に流入した直後に浄化されるように配設される。すなわち、内気用のフィルター２２４は、内気流入孔２１６と第１の熱交換素子２２６との間に配設される。

熱交換素子は、ケース２１２に流入した内気と外気との間の温度または温度及び湿度の交換を行うためのものであり、図２に示すように、第１の熱交換素子２２６及び第２の熱交換素子２２８を備える。このとき、第１の熱交換素子２２６及び第２の熱交換素子２２８は、外気と内気とがケース２１２の内部において混合されないように配設される。２つの熱交換素子がケース２１２の内部に設けられる場合に、第１及び第２の熱交換素子２２６、２２８は両方とも顕熱交換素子からなるか、両方とも全熱交換素子からなるか、あるいは、顕熱交換素子及び全熱交換素子の組み合わせからなる。

また、熱交換時間を十分に確保するために、両方のうちの少なくとも一方２２６は六角柱状に形成されることが好ましい。しかしながら、本発明はこれに何ら限定されるものではなく、図５に示すように、両熱交換素子が両方とも四角柱状に形成されてもよい。なお、熱交換素子の数も２つに限定されるものではなく、図６に示すように、単一の全熱交換素子であってもよく、場合によっては３以上の全熱交換素子であってもよい。

内気用のファン２３６は、内気を内気流入孔２１６に流入させ、内気排出ダクト２１８を介してケース２１２の外部に排出するために配備され、外気用のファン２３８は、外気を外気流入ダクト２１４を介してケース２１２の内部に流入させ、外気排出ダクト２２０を介してケース２１２の外部に排出するために配備される。ファンカバー２３０は、内気用のファン２３６及び外気用のファン２３８を覆うように配設される。ファンカバー２３０には、第２の熱交換素子２２８を通過した外気と内気とが互いに混ざらないように、図３に示すように、隔壁２３２が形成されている。

一方、ケース２１２の下面には、図４から図６に示すように、ガイドウィング２２７が配設されることが好ましい。前記ガイドウィング２２７は、外気用のフィルター２２２と第１の熱交換素子２２６との間、及び第１の熱交換素子と第２の熱交換素子２２８との間に配設されて外気及び内気の流れを案内する。なお、ガイドウィング２２７は所定の高さをもって形成され、ケース２１２の側面が位置する方向に向かって凸状となる円弧状に形成される。

上記の構成を有する熱交換ユニット２１０は、内気用のファン２３６及び外気用のファン２３８が作動すると、外気は外気流入ダクト２１４を介して室外空間からケース２１２の内部へと流入した後に、外気用のフィルター２２２を経て第１の熱交換素子２２６に流入し、内気は内気流入孔２１６を経てケース２１２の内部に流入した後に内気用のフィルター２２４を経て第１の熱交換素子２２６に流入する。

次いで、内気及び外気は第１の熱交換素子２２６において混合されることなく全熱若しくは顕熱を交換した後に第２の熱交換素子２２８に流入し、第２の熱交換素子において混合されることなく全熱若しくは顕熱を交換した後にファンカバー２３０の内部に流入する。次いで、内気及び外気は混合されることなく内気用のファン２３６及び外気用のファン２３８をそれぞれ経由し、内気は内気排出ダクト２１８を介して、且つ、外気は外気排出ダクト２２０を介してケース２１２の外部に排出される。図２、図４から図６において、外気の流れは実線の矢印にて示し、内気の流れは点線の矢印にて示す。

一方、前記熱交換ユニット２１０を取り囲むための「コ」字状断面の蓋体（図示せず）がさらに設けられていてもよい。前記蓋体がこのように構成された場合に、ユーザーは前記ケース２１２の下面に配備されている扉（図示せず）を開いた後、外気用のフィルター２２２、内気用のフィルター２２４及び全熱交換素子を取り替えることができる。

前記熱交換ユニット２１０及び蓋体は、上述した窓戸枠の縦仕切りまたは横ばりの内部の適宜な個所に内蔵される。

上記の過程において、必要に応じて空気清浄機能を行いたいときに、図１Ａに示すように、別途のスイッチ操作によって前記制御部３００が前記モーター３１０を駆動すると、モーターに接続されているダンパー３２０が一方向に回動しながら前記外気流入ダクト２１４及び前記外気排出ダクト２２０を両方とも密閉させ、これと同時に、前記外気用のファン２３８の作動をオフにし、この状態で、室内空気は熱交換ユニット２１０内の外気用のフィルター２２２、第１の熱交換素子２２６、第２の外気用のフィルター３２２−１を経て外気排出ダクト２２０を介して排出されながら汚染が浄化される（図１Ａにおける矢印方向）。

また、必要に応じて全熱交換機能を行いたいとき、図１Ｂに示すように、スイッチ操作によって前記制御部３００が前記モーター３１０を駆動すると、モーター３１０に接続されているダンパー３２０が他方向に回動しながら前記外気流入ダクト２１４及び前記外気排出ダクト２２０を両方とも開放し、前記外気用のファン２３８の作動をオンにし、この状態で、室内空気は外気用のフィルター２２２、第１の熱交換素子２２６を経て熱交換ユニット２１０の外部に排出されるか、あるいは、前記第３の外気用のフィルター３２２−２と、第１の熱交換素子２２６、第２の外気用のフィルター３２２−１を経て外気排出ダクト２２０を介して排出される（図１Ｂにおける矢印方向）。

以上、本発明に係る空気清浄機能付き窓戸用の換気装置を参考として説明したが、この明細書に開示されている実施形態及び図面によって本発明は何ら限定されるものではなく、その発明の技術思想の範囲内であれば、当業者によって種々の変形が可能であるということはいうまでもない。

２１０：熱交換ユニット
２１２：ケース
２２０：外気排出ダクト
２２２：外気用のフィルター
２２４：内気用のフィルター
２２６：第１の熱交換素子
２２８：第２の熱交換素子
２３０：ファンカバー
２３６：内気用のファン
２３８：外気用のファン
３００：制御部
３１０：モーター
３２０：ダンパー
３２２−１：第２の外気用のフィルター
３２２−２：第３の外気用のフィルター
３２４：第２の外気用のフィルター

Claims (6)

1. 窓戸に配設されて外気と内気との間の熱交換を行う熱交換ユニットであって、前記熱交換ユニットは、収納用のケースと、前記ケースの一方の側に配備されて室外空間に排出される内気をケースの内部に流入させると共に前記ケースの内部の内気を前記窓戸の窓戸枠に排出する内気用のファンと、前記ケースの他方の側に配備されて前記窓戸枠に流入した外気を前記ケースの内部に流入させると共に前記ケースの内部の外気を前記ケースの外部に排出する外気用のファンと、前記ケースの中央に配備されて前記外気と内気との間の熱交換を行う熱交換素子部と、を備える、熱交換ユニットと；
   前記熱交換ユニットの内部に配備されて室内空気の汚染を浄化する空気清浄部と；
   を備えてなる空気清浄機能付き窓戸用の換気装置であって、
   前記熱交換素子部は、内気と外気との間の熱交換を１次的に行う第１の熱交換素子と、前記第１の熱交換素子を通過した内気と外気との間の熱交換を２次的に行う第２の熱交換素子と、を備え；
   前記ケースの一方の側には、外気が流入する外気流入ダクトが配備されており、前記ケースの他方の側には、内気が排出される内気排出ダクトが配備されており、かつ、前記ケースの端部には、前記内気排出ダクトと直交する方向に外気排出ダクトが配備されて外気を排出し；
   外気が前記熱交換素子部を通過する前に外気を浄化する外気用のフィルターが、前記ケースの内部に配備されており、かつ、内気が前記熱交換素子部を通過する前に内気を浄化する内気用のフィルターが前記ケースの内部に配備されており；
   前記空気清浄部は、前記外気排出ダクトに配備された第２の外気用のフィルターと、前記外気用のフィルターと向かい合う個所に配備された第３の外気用のフィルターと、前記第１の熱交換素子の一方の側における前記内気用のフィルターと向かい合う個所に配備された第２の内気用のフィルターと、を備えることを特徴とする空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。
2. 前記ケースの内面の一方の側には、
   内気をケースの内部に流入させる内気流入孔が穿設されていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。
3. 前記第１及び第２の熱交換素子は、
   両方とも顕熱交換素子からなるか、両方とも全熱交換素子からなるか、
   あるいは、顕熱交換素子及び全熱交換素子の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。
4. 前記外気流入ダクト及び前記外気排出ダクトの内側には、
   電源の供給によって正逆駆動されるモーターによって一方向または他方向に回動しながら前記外気流入ダクト及び前記外気排出ダクトを開放または密閉するダンパーが配備されていることを特徴とする請求項１に記載の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。
5. 前記モーターの正逆駆動を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。
6. 前記制御部は、
   前記熱交換ユニットの外気用のファンと電気的に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の空気清浄機能付き窓戸用の換気装置。

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