JP5640510B2 - 熱交換装置 - Google Patents

Description

本発明は、室内換気を室内空気と屋外空気をファンモーターによる送風と熱交換素子によって、屋外からの給気と室内からの排気をダクトを介して行なう熱交換装置に関する。

熱交換装置の従来例として図１３、１４を参照しながら説明する。

図１３および図１４に示すように、熱交換装置の本体１００は下面に点検カバー１０１を、側面に室内吸込口１０２と室内吹出口１０３と、屋外吸込口１０４と屋外吹出口１０５を有し、また、中央部内に排気用羽根１０６と給気用羽根１０７を電動機１０８に装着し排気用羽根１０６の外側に排気用ファンケーシング１０９と、給気用羽根１０７の外側に給気用ファンケーシング１１０とを設け、Ｌ字の風路を積層して構成された複数の熱交換素子１１１を排気用ファンケーシング１０９および給気用ファンケーシング１１０の外周部に配置し、屋外吸込口１０４から給気用風路構成板１１２と熱交換素子１１１と給気用羽根１０７および吹出管１１３を通じ室内吹出口１０３に連通する給気風路１１４と、室内吸込口１０２から排気用風路構成板１１５と熱交換素子１１１と排気用羽根１０６および吹出管１１３を通じ屋外吹出口１０５に連通する排気風路１１６を設けた構成となっている。（例えば、特許文献１参照）。

この構成において、室内吸込口１０２と室内吹出口１０３と、屋外吸込口１０４と屋外吹出口１０５には、ダクト１１７が接続される。しかし、給気側のダクトと排気側のダク
ト長は異なることになり、給気風量と排気風量のバランスが崩れ、排気風量が給気風量よりも大きくなる。このとき、室内は負圧となり、扉が開きにくいなどの不具合を生じる。そのため、給気風量と排気風量の風量バランスをとるために、屋外吹出口１０５に接続されたダクト１１７には、排気ダンパ１１８が取り付けられる。排気ダンパ１１８の取付状態を調整し通風面積の遮蔽率を調整することによって、排気風量を減少させ、給気風量と排気風量の風量バランスを合わせる必要があった。

特開２００６−３４９２２３号公報

このような従来の熱交換装置においては、給気風量と排気風量の風量バランスをとる際にダクトに排気ダンパを取り付け、風量を調整せねばならず、排気ダンパの施工が加わることで施工性が悪いという課題を有していた。さらに排気ダンパはフレキシブルダクトのように強度の弱いダクトには取り付けることができず、使用できるダクトが制限されるという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、熱交換装置本体に排気ダンパを設置することで、給気風量と排気風量の風量バランスを施工性よく提供するとともに、使用するダクトの制限をなくすことを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、室内空気を吸い込む内気口とその吸い込んだ空気を外部に排出する排気口および外気空気を吸い込む外気口とその吸い込んだ外気を室内に供給する給気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた室内空気用の第１送風ファンおよび外気用の第２送風ファンと、前記本体ケース内において、複数の板体をそれぞれ所定間隔を離した状態で重合させ、前記板体の間に室内空気、外気を交互に通じて熱交換を行う熱交換素子とを備えた熱交換装置であって、排気口に排気ダンパを設置することで通風面積を可変させ、排気風量を調整することで、給気風量と排気風量の風量バランスをとるものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、室内空気を吸い込む内気口とその吸い込んだ空気を外部に排出する排気口および外気空気を吸い込む外気口とその吸い込んだ外気を室内に供給する給気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた室内空気用の第１送風ファンおよび外気用の第２送風ファンと、前記本体ケース内において、複数の板体をそれぞれ所定間隔を離した状態で重合させ、前記板体の間に室内空気、外気を交互に通じて熱交換を行う熱交換素子とを備えた熱交換装置であって、排気口に排気ダンパを設置することで通風面積を可変させ、排気風量を調整することで、給気風量と排気風量の風量バランスをとる構成にしたことにより、給気風量と排気風量の風量バランスをとる排気ダンパを内部に有した熱交換素子ユニットとなるので、施工時に排気ダンパを別途施工する必要が無く、また排気ダンパを取り付ける強度を持つダクトの選定を行う必要が無く、施工性を向上させることができるという効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す平面図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す正面図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す部分拡大図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す正面図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す平面図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す正面斜視図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す平面図 本発明の実施の形態１の熱交換装置の概略構造を示す正面斜視図 本発明の実施の形態２の排気ダンパの概略構造を示す正面図 本発明の実施の形態３の熱交換装置の概略構造を示す平面図 本発明の実施の形態４の熱交換装置の概略構造を示す正面斜視図 本発明の実施の形態５の熱交換装置の概略構造を示す平面図 従来の熱交換装置の概略構造を示す正面図 同熱交換装置の概略構造を示す平面図

本発明に係る熱交換装置は、室内空気を吸い込む内気口とその吸い込んだ空気を外部に排出する排気口および外気空気を吸い込む外気口とその吸い込んだ外気を室内に供給する給気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた室内空気用の第１送風ファンおよび外気用の第２送風ファンと、前記本体ケース内において、複数の板体をそれぞれ所定間隔に離した状態で重合させ、前記板体の間に室内空気、外気を交互に通じて熱交換を行う熱交換素子とを備えた熱交換装置であって、前記排気口に排気ダンパを取り付ける構成を有する。これにより、排気ダンパ位置を調整することによって通風面積を可変させ排気風量を調整し、給気風量と排気風量の風量バランスをとることができるため、施工時に排気ダンパを別途施工する必要が無く、また排気ダンパを取り付ける強度を持つダクトの選定を行う必要が無く、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは平板状であり、排気口の通風路を遮ることができ、スライドすることで排気口の通風面積の遮蔽率を調整することができる構成としてもよい。このような構成により、排気ダンパが内部風路に占める体積を減少させることで、機内圧損を低減し消費電力を低減することができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、本体側面に沿って設置されている構成としてもよい。このような構成により、排気ダンパを本体側面に近づけ、内部風路をより広くすることによって、機内圧損を低減し消費電力を低減することができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、本体ケース外郭に出る取っ手部分を設けた構成としてもよい。このような構成により、排気ダンパを本体ケース外郭から直接調整することができ、施工時の風量調整のために都度点検口をあける手間が省け、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパに、排気ダンパ送りシャフトを取り付け、この排気ダンパ送りシャフトは、軸受を介して前記本体ケースに取り付けられ、その端部を前記本体ケース内部の気密を維持したまま外部に露出し、外部に露出した前記排気ダンパ送りシャフトの端部にシャフト回転レバーが取り付けられ、このシャフト回転レバーを回転することにより前記排気ダンパを可動とする構造とした構成としてもよい。このような構成により、本体ケース内部の密閉構造を維持したまま本体ケース外部に設けられたシャフト回転レバーから排気ダンパの位置の調整ができ、施工時の風量調節のために都度気密保持部の取り外しおよび取り付けをする必要がなく、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、先端部のエッジ部にヘミング加工を加えた構成としてもよい。このような構成により、排気ダンパ部を排気風が通過する際に、エッジ部により発生する気流の剥離現象が減少し、剥離により乱れた気流によって生じる送風騒音を低減するこ
とができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、排気口に最も近い面で最も排気通風面積の遮蔽率が大きくなり、排気方向と逆方向へ排気口から離れるに従いその遮蔽率が小さくなるように、一定の曲率を有した形状を有した構成としてもよい。このような構成により、排気ダンパ部が排気風をゆるやかに排気口に導くことができ、排気流の流れをスムーズにして、排気流の乱れを防ぎ、送風騒音を低減することができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、排気ダンパ用モータとモータアームで連結され、外部から前記排気ダンパ用のモータの駆動を指示する指令装置を設け、前記指令装置は、回転方向ごとに設けられた指令ボタンを押している間、前記排気ダンパ用モータを正回転または逆回転に回転させ、前記排気ダンパを任意の位置へ移動する構成としてもよい。このような構成により、施工時に熱交換装置設置場所（例えば天井裏）で排気ダンパを調整する作業を省くことができ、リモコンにて風量調整することで施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、前記排気ダンパは、排気ダンパ用モータとモータアームで連結され、前記排気ダンパ用のモータの駆動を指示する指令装置を設け、前記指令装置は、前記本体ケースの排気口に取り付けられた風速センサにて測定された風速により出力される電流値が、前記指令装置に設定された風量とダクト径から計算される風速と対応する電流値になるように、前記排気ダンパ用モータを回転制御させて、前記排気ダンパの位置を決定する構成としてもよい。このような構成により、施工時に都度排気風量を確認しながら排気ダンパの位置を調整する作業を省くことができ、施工性を向上することができるという効果を奏する。

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）
本発明の第１の実施の形態の熱交換装置について、図１、２を用いて内部の構成と給気風路、排気風路について説明する。図１〜図２に示すように、本体ケース１の側面１ａには、ダクト等（図示せず）を介して室内で発生した汚染空気を吸い込む内気口２とその吸い込んだ空気を外部に排出する排気口３、および外気空気を吸い込む外気口４とその吸い込んだ外気を室内に供給する給気口５を有している。この本体ケース１の少なくとも一面には、点検カバー１ｂを有している。本体ケース１内には室内空気用の第１送風ファンとして排気用羽根６ａと排気用ケーシング６ｂで構成された排気用ファン６が設けられている。同様に、外気用の第２送風ファンとして給気用羽根７ａと給気用ケーシング７ｂで構成された給気用ファン７が設けられている。さらに本体ケース１内には、内気口２と排気用ファン６と排気口３を連通した排気風路６ｃ（図１および図２において●から○に至る風路経路）と、外気口４と給気用ファン７と給気口５を連通した給気風路７ｃ（図１および図２において■から□に至る風路経路）が混流しないように風路仕切り８によって仕切られて設けられている。この風路仕切り８の一部としてモータベース９ａがあり、このモータベース９ａに排気用羽根６ａと給気用羽根７ａを回転駆動させるモータ９ｂが固定されている。排気風路６ｃと給気風路７ｃの風路には熱交換素子１０を介在させた熱交換素子ユニット１１を配している。この熱交換素子ユニット１１は、熱交換素子１０を有し、本体ケース１内の点検カバー１ｂ側に配し、本体ケース１内に固定される。さらに、この熱交換素子ユニット１１は、点検カバー１ｂを外すと本体ケース１内側から点検カバー１ｂの方向へスライドさせることができる。

ここで、図示しないが、熱交換素子１０は、略長方形の複数の板体をそれぞれ所定間隔、例えば１〜３ｍｍの間隔で離して重合させたものである。この板体は、熱伝熱板の表面にＬ字状の壁によりＬ字の通風レーンを設けたものである。このように所定間隔に離した
板体の間には、室内空気と外気とが交互に通されることになり、室内空気と外気との潜熱や顕熱の熱交換を行うものである。

次に、本発明の最も特徴的な部分について説明する。本体ケース１内には、排気ダンパ１２が排気口３の通風路を遮断するように設置される。この排気ダンパ１２は、平板で構成され、本体ケース１の側面に沿ってスライドさせて、排気口３の開口率（遮蔽率）を調整するようになっている。図３は、排気口３を外側から覗き込んだときの様子を示す図である。さらに、図４に示すように、排気ダンパ１２は、スライドレール１３に沿ってスライドすることで排気口の通風路の遮蔽率を調整するようにしてもよい。

このような熱交換装置においては、給気側は、給気口５から複数の部屋へダクト接続されることになる。この給気用のダクトは、いくつかの分岐を経由して各部屋へ接続されることになるので、そのダクトは長く、圧力損失も大きくなってくる。一方、排気側は、排気用のダクトで複数の部屋の排気空気を集めて内気口２から吸い込む。この排気空気は、排気口３から１本のダクトで屋外に排出されることになる。この場合、ダクト圧損は排気側が小さくなるため、給気風量と排気風量のバランスが崩れる。このとき、排気ダンパ１２によって排気口３の遮蔽率を調整することによって、排気風量を制限して、給気風量と排気風量との風量バランスをとることができる。このように本発明の実施の形態１の熱交換装置によれば、施工時に別途排気ダンパを準備・施工する必要が無く、また、排気ダンパが取付可能なダクトの選定を実施する必要がないため、風量バランスをとる際の施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、排気ダンパ１２が平板であるため、内部風路に占める体積を減少させ、機内圧損を低減し消費電力を低減することができるという効果を奏する。また、スライドレール１３に沿ってスライドすることで、平板が斜めになり風路を狭めることを防ぎ、機内圧損の上昇を抑え消費電力の上昇を抑えることができるという効果を奏する。

また、図５、６に示す排気ダンパ１２は、本体ケース１外郭に出る取っ手１４を設けたものである。この排気ダンパ１２は、本体ケース１の側面１ａに取り付けられるが、取っ手１４は、本体ケース１の側面にある取っ手用穴１５に通して本体ケース１外郭に露出される。排気ダンパ１２は本体ケース１の側面１ａと固定用ネジ１８によって固定され、排気ダンパには固定用ネジ穴１７が設けられている。また排気ダンパ１２には気密用パッキン１９が取り付けられており、固定用ネジ１８を締め付け本体ケース１の側面１ａと排気ダンパ１２を固定する際に、気密用パッキン１９がつぶれることにより、本体ケース１の内部と外部の空間を遮断し、本体ケース１の内部の気密性を確保する。排気風量を調整する際には、固定用ネジ１８をゆるめ排気ダンパ１２の取っ手１４を持ちスライドさせることで、排気口３を塞ぎ、風量を調整することができる。

上記構成とすることで、排気ダンパ１２を本体ケース１の外郭から直接調整することができ、施工時の風量調整のために都度点検カバー１ｂをあける手間が省け、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

また、図７、８に示す排気ダンパ１２は、送り機構となる排気ダンパ送りシャフト２０を取り付け、この排気ダンパ送りシャフト２０は、本体ケース１の点検カバー１ｂ側の面にはめ込まれた軸受２２を介して取り付けられ、本体ケース１内部の気密を維持したまま外部に露出される。この排気ダンパ送りシャフト２０の外部露出部にはシャフト回転レバー２１が取り付けられている。このシャフト回転レバー２１を回転することにより、排気ダンパ送りシャフト２０が回転し、排気ダンパ１２をスライド移動させるものである。

上記構成とすることで、本体ケース１内部の密閉構造を維持したまま本体ケース１外部
に設けられたシャフト回転レバー２１から排気ダンパ１２の位置の調整ができ、施工時の風量調節のために都度気密保持部の取り外しおよび取り付けをする必要がなく、施工性を向上させることができるという効果を奏する。

（実施の形態２）
第２の実施の形態の熱交換装置は、図９に示すように、端部をヘミング加工した排気ダンパ１２ａを用いたものである。

このような構成とすることで、端部にヘミング加工を加え端部がエッジ形状ではなくＲ形状となることができ、排気ダンパ１２ａの端部を排気風が通過する際に、端部がエッジ形状である場合に対し気流の剥離減少が減少し気流の乱れが低減されるため、剥離により乱れた気流によって生じる送風騒音を低減することができるという効果を奏する。

（実施の形態３）
第３の実施の形態の熱交換装置について、図１０を用いて説明する。第３の実施の形態の熱交換装置は、図１３に示すように、下流側に向かって風路の断面積が小さくなるような曲面を有する排気ダンパ１２ｂを取り付けたものである。

上記構成とすることで、排気ダンパ１２ｂが排気風をゆるやかに排気口３に導くことができ、排気流の乱れを防ぎ、流れをスムーズにして、送風騒音を低減することができるという効果を奏する。

（実施の形態４）
第４の実施の形態の熱交換装置について、図１１を用いて説明する。第４の実施の形態の熱交換装置は、排気ダンパ用モータ２３の動作を指示するリモコン２５を有しており、前記リモコン２５は排気ダンパ用モータ２３の回転方向ごとに設けられた指令ボタンを有しており、この指令ボタンを押している間、排気ダンパ用モータ２３は指示された方向へ一定の速度で回転する。排気ダンパ１２はモータアーム２４を介して排気ダンパ用モータ２３に連結されており、排気ダンパ用モータ２３の回転運動が直線運動に変換され、排気ダンパ１２は任意の位置へスライドすることができる構成を持つ。

上記構成とすることで、施工時に熱交換装置設置場所（例えば天井裏）で排気ダンパ１２を調整する作業を省くことができ、リモコン２５にて風量調整することで施工性を向上させることができるという効果を奏する。

（実施の形態５）
第５の実施の形態の熱交換装置について、図１２を用いて説明する。第５の実施の形態の熱交換装置は、排気口３に風速センサ２６が取り付けられている。また、第４の実施の形態と同様、排気ダンパ１２はモータアーム２４を介して排気ダンパ用モータ２３に連結されており、また排気ダンパ用モータ２３の動作を指示するリモコン２５を有している。前記風速センサ２６にて測定された風速により出力される電流値が、前記リモコン２５に設定された風量とダクト径から計算される風速と対応する電流値との差異を前記リモコン２５のマイコンにて確認し、風速を設定値にする方向へ回転するよう排気ダンパ用モータに回転指示を出す。回転指示により前記排気ダンパ用モータ２３は回転し、モータアーム２４により回転運動は直線運動へと変換され、排気ダンパ１２はスライドし、排気風量は所定の値へと近づく。以上の制御内容を繰り返し行うことにより、排気ダンパ１２の位置を自動的に可変し、任意の風量となる位置へ排気ダンパ１２を移動することができる構成を持つ。

上記構成とすることで、施工時に都度排気風量を確認しながら排気ダンパ１２の位置を
調整する作業を省くことができ、施工性を向上することができるという効果を奏する。

本発明のかかる熱交換装置は、給気風量と排気風量の風量バランスをとる排気ダンパを本体ケース内部に一体化することで、施工性が向上するとともに、別途排気ダンパを取り付ける場合のダクト強度などを考慮する必要がなく、低コストのダクト施工での装置の設置を図ることができる。

１ 本体ケース
１ａ 側面
１ｂ 点検カバー
１ｃ 側面
２ 内気口
３ 排気口
４ 外気口
５ 給気口
６ 排気用ファン
６ａ 排気用羽根
６ｂ 排気用ケーシング
６ｃ 排気風路
７ 給気用ファン
７ａ 給気用羽根
７ｂ 給気用ケーシング
７ｃ 給気風路
８ 風路仕切り
９ａ モータベース
９ｂ モータ
１０ 熱交換素子
１１ 熱交換素子ユニット
１２ 排気ダンパ
１２ａ （端部をヘミング加工した）排気ダンパ
１２ｂ （曲面を設けた）排気ダンパ
１３ スライドレール
１４ （排気ダンパの）取っ手
１５ 取っ手用穴
１６ 固定用穴
１７ 固定用ネジ穴
１８ 固定用ネジ
１９ 気密用パッキン
２０ 排気ダンパ送りシャフト
２１ シャフト回転レバー
２２ 軸受
２３ 排気ダンパ用モータ
２４ モータアーム
２５ リモコン
２６ 風速センサ

Claims (9)

1. 室内空気を吸い込む内気口とその吸い込んだ空気を外部に排出する排気口および外気空気を吸い込む外気口とその吸い込んだ外気を室内に供給する給気口を有する本体ケースと、この本体ケース内に設けられた室内空気用の第１送風ファンおよび外気用の第２送風ファンと、
   前記本体ケース内において、複数の板体をそれぞれ所定間隔に離した状態で重合させ、前記板体の間に室内空気、外気を交互に通じて熱交換を行う熱交換素子とを備えた熱交換装置であって、
   前記排気口に、通風路の遮蔽率を調整することができる排気ダンパを備え、
   前記排気ダンパにより前記遮蔽率を調整することによって、前記排気口から排出される排気風量を制限し、前記排気風量と前記給気口から供給される給気風量との風量バランスをとる熱交換装置。
2. 前記排気ダンパは平板状であり、スライドすることで排気口の通風面積の遮蔽率を調整することができる請求項１記載の熱交換装置。
3. 前記排気ダンパは、前記本体ケースの壁面に沿ってスライドする請求項２記載の熱交換装置。
4. 前記排気ダンパは、前記本体ケースの外側に突出する取っ手部分を設けた構造とした請求項１〜３記載の熱交換装置。
5. 前記排気ダンパに、排気ダンパ送りシャフトを取り付け、
   この排気ダンパ送りシャフトは、軸受を介して前記本体ケースに取り付けられ、その端部を前記本体ケース内部の気密を維持したまま外部に露出し、
   外部に露出した前記排気ダンパ送りシャフトの端部にシャフト回転レバーが取り付けられ、
   このシャフト回転レバーを回転することにより前記排気ダンパを可動とする構造とした請求項４記載の熱交換装置。
6. 前記排気ダンパは、先端部のエッジ部にヘミング加工を加えた構造とした請求項１〜５いずれか一つに記載の熱交換装置。
7. 前記排気ダンパは、排気口に最も近い面で最も排気通風面積の遮蔽率が大きくなり、排気方向と逆方向へ排気口から離れるに従いその遮蔽率が小さくなるような形状を有した請求項１〜６いずれか一つに記載の熱交換装置。
8. 前記排気ダンパは、排気ダンパ用モータとモータアームで連結され、
   外部から前記排気ダンパ用のモータの駆動を指示する指令装置を設け、
   前記指令装置は、回転方向ごとに設けられた指令ボタンを押している間、前記排気ダンパ用モータを正回転または逆回転に回転させ、前記排気ダンパを任意の位置へ移動する請求項１〜７いずれか一つに記載の熱交換装置。
9. 前記排気ダンパは、排気ダンパ用モータとモータアームで連結され、
   前記排気ダンパ用のモータの駆動を指示する指令装置を設け、
   前記指令装置は、前記本体ケースの排気口に取り付けられた風速センサにて測定された風速により出力される電流値が、前記指令装置に設定された風量とダクト径から計算される風速と対応する電流値になるように、前記排気ダンパ用モータを回転制御させて、前記排気ダンパの位置を決定する請求項１〜７いずれか一つに記載の熱交換装置。
   

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