JP6074608B2

JP6074608B2 - 熱交換形換気装置

Info

Publication number: JP6074608B2
Application number: JP2011250361A
Authority: JP
Inventors: 耕次飯尾; 直也荒木; 慶竹下
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2031-11-16
Also published as: JP2013104635A

Description

本発明は、外気と室内空気を熱交換する熱交換形換気装置に関するものである。

従来、この種の熱交換形換気装置は、本体下面に設けられた室内排気口から室内空気を屋外に強制的に排気するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その熱交換形換気装置について、図１１を参照しながら説明する。

図１１に示すように、換気装置本体１０１は、給気ファン１０２により、新鮮な外気を外気給気口から導入し、ダクトを通って換気装置本体１０１の外気取入口１０３から取り入れ、内蔵する熱交換素子１０４を介して本体給気口１０５から吹き出し、ダクトを通って室内給気口から室内に供給する。

特開２００５−１０６４２７号公報

このような従来の熱交換形換気装置においては、給気送風経路が排気送風経路より長いダクト配管長さとなった場合、排気側のダクト圧損が小さくなるため、給気風量を所定の風量と設定したときに、排気風量は給気風量に対し大きな値となる。このとき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り、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課題があった。また給気送風経路が排気送風経路より短いダクト配管長さとなった場合、排気送風経路のダクト圧損が大きくなるため、給気風量を所定の風量と設定したときに、排気風量は給気風量に対し小さな値となる。このとき給気風量と排気風量のバランスが崩れ、排気風量は給気風量よりも小さくなり、室内は正圧となり、扉が閉まりにくいなどの不具合が生じる課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ダクト配管長さが異なる場合においても、給気風量と排気風量のバランスを整合することができる熱交換形換気装置を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路とを本体内に備え、前記給気用ファンと前記排気用ファンは１つの電動機の回転軸に取り付けられ、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に熱交換素子を配置し、前記給気送風経路と前記排気送風経路にそれぞれ開口調整部を有したことを特徴としたものであり、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、給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路とを本体内に備え、前記給気用ファンと前記排気用ファンは１つの電動機の回転軸に取り付けられ、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に熱交換素子を配置し、前記給気送風経路と前記排気送風経路にそれぞれ開口調整部を有したことを特徴とする熱交換形換気装置により、各経路の開口面積が変わることで、各経路を通過する風量を増減す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の熱交換形換気装置を示す下方斜視図同熱交換形換気装置を示す側面断面図同熱交換形換気装置の排気送風経路を示す部分斜視図同熱交換形換気装置の給気側開口調整部を示す部分斜視図同熱交換形換気装置の排気側開口調整部を示す部分斜視図同開口調整部の斜視図同電動機付開口調整部の斜視図同電動機付開口調整部の分解斜視図同ヒーターを設けた熱交換形換気装置を示す部分斜視図同フィルターを設けた熱交換形換気装置を示す側面断面図従来の熱交換形換気装置を示す側面断面図

本発明に係る熱交換形換気装置は、給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路とを本体内に備え、前記給気用ファンと前記排気用ファンは１つの電動機の回転軸に取り付けられ、前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に熱交換素子を配置し、前記本体内において、前記給気送風経路と前記排気送風経路にそれぞれ開口調整部を取り付けたという構成を有する。これにより、給気送風経路と排気送風経路の開口調整部により各経路の開口面積を変動させることができ、各経路の開口面積が変わることで、各経路を通過する風量を増減することができるという効果を奏する。

また、前記開口調整部は、送風経路に配置した遮蔽部と、この遮蔽部に連結して、前記遮蔽部を動作させる電動部で構成した構成にしてもよい。これにより、開口調整部が電動機により動くことで、開口面積を電動機により変動させることができ、電動機で各経路を通過する風量を増減することができるという効果を奏する。

また、前記給気送風経路、前記排気送風経路内にそれぞれ設けて、各送風経路の風量を計測する計測手段と、これらの計測手段の出力を入力として、前記電動部を制御して前記遮蔽部の開度を調節する制御手段を有した構成にしてもよい。これにより、給気送風経路と排気送風経路の風量を計測し、その情報に基づき制御手段により電動機の動作を制御することができ、給気送風経路と排気送風経路の風量を計測し、自動で各経路を通過する風量を調整することができるという効果を奏する。

また、前記給気送風経路には、前記開口調整部の直前あるいは直後に加熱手段を設けた構成としてもよい。これにより、給気送風経路の空気を加熱し、外気から導入した空気を暖め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形換気装置１について、図１、２、３を用いて内部の構成と給気送風経路６、排気送風経路７について説明する。図１に示すように、熱交換形換気装置１は、箱形の下部に室内空気吸込口５を設け、側面に外気吸込口２、室内空気排気口３、そして、この側面に対向した側面に外気給気口４を設けた構成である。

図２に示すように、熱交換形換気装置１は、新鮮な室外の外気の空気を側面の外気吸込口２から吸込み、熱交換形換気装置１の内部の熱交換素子１１を通って外気給気口４から室内に供給される給気送風経路６を備えている。一方、図３に示すように、室内の汚染された空気は室内空気吸込口５から吸い込まれ、熱交換素子１１を通って室内空気排気口３から室外に排気される排気送風経路７を備えている。このとき、熱交換素子１１は、排気される空気の熱量を給気される空気に供給する、または、給気される空気の熱量を排気される空気の熱量に供給する、熱回収の機能を有している。

図２に示すように、外気吸込口２から導入される新鮮な室外の空気と室内空気吸込口５から導入される室内の汚染された空気は、電動機１０に同一軸にて連結された給気用ファン８と排気用ファン９によりそれぞれの給気送風経路６と排気送風経路７を流れる。熱交換素子１１は給気送風経路６と排気送風経路７とが交差する位置に配設される。給気用ファン８と排気用ファン９は、同じ性能を持つ羽根車を用いている。

また、外気吸込口２、室内空気排気口３、外気給気口４には、それぞれダクト（図示せず）が接続できる形状となっている。外気吸込口２と室内空気排気口３に接続したダクトは建物外壁面まで引き回して建物外の外気と連通する。外気給気口４に接続したダクトは居室の天井面または壁面と連通されて室内へ外気を給気する。

そして、本実施の形態の最も特徴的な部分は、図４に示すように、給気送風経路６に給気側開口調整部１２を取り付けたものである。また図５に示すように、排気送風経路７に排気側開口調整部１３を取り付けたものである。図６に給気側開口調整部１２と排気側開口調整部１３に用いる開口調整部１４を示す。開口調整部１４は開口部１６を備えた保持部１７と遮蔽部１５からなる。開口調整部１４は、前記給気送風経路６および前記排気送風経路７に隙間なく設置される。これにより給気風量および排気風量は、全て（給気側開口調整部１２または排気側開口調整部１３の）開口部１６を通過することとなる。開口部１６は遮蔽部１５を調整することで開口部１６の開口面積を変動させることができる。そして、各経路の開口面積が変わることで、各経路を通過する風量を増減調整することができる。

上記構成による本実施の形態の熱交換形換気装置１の動作について説明する。

熱交換形換気装置１は、施工後、外気吸込口２、室内空気排気口３、外気給気口４に、それぞれダクトが接続される。外気吸込口２と室内空気排気口３に接続したダクトは建物外壁面まで引き回して建物外の外気と連通する。外気給気口４に接続したダクトは居室の天井面または壁面と連通されて室内へ外気を給気する。

このとき給気送風経路６が排気送風経路７より長いダクト配管長さとなった場合、排気送風経路７のダクト圧損が小さくなる。そのため、給気風量を所定の風量と設定し運転すると、排気風量は給気風量に対し大きな値となる。このとき、排気送風経路７に取り付けた排気側開口調整部１３の遮蔽部１５を調整し開口部１６を小さくして排気送風経路７のダクト圧損を大きくする。そうすることで、排気風量は小さくすることができ、ダクト圧損を給気側と等しくして、給気風量と排気風量のバランスをとることができる。

また、給気送風経路６が排気送風経路７より短いダクト配管長さとなった場合、排気送風経路７のダクト圧損が大きくなる。そのため、給気風量を所定の風量に設定したときに、（同じ回転軸で給気用ファン８と排気用ファン９を回すので）排気風量は給気風量に対し小さな値となる。排気風量が所定の風量に足りないため電動機１０の回転数を上げ所定の風量を出そうとする。この回転数の増加により排気風量は所定の風量となるが、同時に給気風量は所定の風量よりも大きな値となり、給気風量は排気風量に対し大きな値となる。このとき給気送風経路６に取り付けた給気側開口調整部１２の遮蔽部１５を調整し開口部１６を小さくすることで給気送風経路６のダクト圧損を大きくする。このようにして、給気風量を小さくすることができ、ダクト圧損を排気側と等しくして、給気風量と排気風量のバランスをとることができる。

ダクト施工の状態により、給気風量が排気風量より大きくなる、もしくは、給気風量が排気風量より小さくなる、二つの場合が起こるが、給気側開口調整部１２と排気側開口調整部１３の二つの開口調整部を持つことでいずれの状態にも対応でき、給気風量と排気風量のバランスを保つことが可能となる。

このように本実施の形態の熱交換形換気装置１によれば、ダクト配管長さが異なる場合においても、給気風量と排気風量のバランスを整合することができる効果を奏する。

また、図７、８に示すのは、遮蔽部１９を開口調整用電動機２２で動かす電動開口調整部１８である。この電動開口調整部１８を給気側開口調整部１２と排気側開口調整部１３に適用しても良い。図８に示すように、電動開口調整部１８は、保持部２１に開口調整用電動機２２を電動機保持カバー２３で保持している。そして、開口調整用電動機２２の回転軸には、歯車２０が取り付けられている。遮蔽部１９は、その縁に歯車２０にかみあう直線歯車が備えられ、カバー２４で保持部２１に保持されている。

送風経路（給気送風経路６、排気送風経路７）に隙間なく配置した電動開口調整部１８は、開口調整用電動機２２を駆動させることで遮蔽部１９をスライドさせ、開口部２５の開度を全閉から全開まで調整する。

上記構成とすることで、開口調整用電動機２２で遮蔽部１９を動かすことによって、施工時の試運転調整を簡略化し、施工性を向上させることができる。

また、図示しないが、給気送風経路６と排気送風経路７の風量を計測する計測手段（以降、風量センサー）を給気送風経路６と排気送風経路７に各々設置する。そして、給気送風経路６と排気送風経路７に設けたそれぞれの電動開口調整部１８を制御する制御手段を備える。この制御手段は、風量センサーにて各送風経路の風量を計測して、前述の電動開口調整部１８の開度調整を行う。すなわち、風量センサーの計測値が所定風量に足りない場合は、開口調整用電動機２２および遮蔽部１９を動作させ、各送風経路の開口部２５を広げる。一方、所定風量を超える場合は、開口調整用電動機２２および遮蔽部１９を動作させ、各送風経路の開口部２５を狭める。このようにして、所定の風量になるように電動開口調整部１８の動作を制御する。

上記構成において、熱交換形換気装置１を運転し、給気送風経路６と排気送風経路７にそれぞれ気流が流れ、各経路に設置した風量センサーが流れている風量を確認する。所定の風量より小さな風量が検出された経路においては、電動機１０の回転数を大きくする。そして、再び風量センサーにて風量を確認し、所定の風量が検出されるまで電動機１０の回転数を大きくする。所定の風量より大きな風量が検出された経路においては、経路に設置された電動開口調整部１８を動作させ、開口部２５を狭める。これにより経路の圧損が大きくなり、風量は小さくなる。再び風量センサーにて風量を確認し、所定風量になっていなければ、再び電動開口調整部１８を動作させ、開口部２５を調整する。この一連の動作を繰り返すことで所定の風量を実現する。

上記構成とすることで、給気送風経路６と排気送風経路７の風量を計測し、自動で各経路を通過する風量を所定の風量に調整することができるという効果を奏する。

また、図９に示すように、給気送風経路６に、給気側開口調整部１２に隣接して加熱手段であるヒーター２６を設ける。さらに、ヒーター２６は、給気送風経路６の熱交換素子１１の上流側に設ける。

上記構成とすることで、ヒーター２６により、外気から導入した空気を加熱し暖める。ここで、外気が氷点下の場合、冷たい外気が室内の暖かい空気と熱交換素子１１を介して接すると、室内の暖かい空気が急激に冷やされ露点温度に到達し結露水を発生する。しかし、導入した外気を暖めることで、室内の暖かい空気の急激な温度低下を防ぐことができ、結露水の発生を防ぐことができる。また、結露水凍結による熱交換素子１１の凍結を防ぐことができる。

なお、図９では、ヒーター２６は、給気側開口調整部１２の下流側に配置したが、上流側に配置しても良い。

また、図１０に示すように給気送風経路６において給気側開口調整部１２の上流側に外気用フィルタ２７を、また、排気送風経路７において排気側開口調整部１３の上流側に室内空気用フィルタ２８を設ける。

上記構成とすることで、給気送風経路６においては、外気用フィルタ２７により外気から導入した空気が清浄され、粉塵や異物が進入し給気側開口調整部１２に付着することで、遮蔽部１９が動作しにくく、また、異物の付着により開口部２５が完全に閉じない、などの給気側開口調整部１２の不具合を回避することができる。また排気送風経路においては、室内空気用フィルタ２８により、室内の塵埃が除去され、粉塵や異物が進入し排気側開口調整部１３に付着することで、遮蔽部１９が動作しにくく、また、異物の付着により開口部２５が完全に閉じない、などの排気側開口調整部１３の不具合を回避することができる。

上記構成とすることで、給気側開口調整部１２の外気による汚染を防ぐことができ、また、排気側開口調整部１３の室内空気による汚染を防ぐことができ、安定して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という効果を奏する。

本発明にかかる熱交換形換気装置は、外気と室内空気の熱交換を目的とするダクト式の熱交換気装置、ダクト式の空気調和装置などの用途として有効である。

１熱交換形換気装置
２外気吸込口
３室内空気排気口
４外気給気口
５室内空気吸込口
６給気送風経路
７排気送風経路
８給気用ファン
９排気用ファン
１０電動機
１１熱交換素子
１２給気側開口調整部
１３排気側開口調整部
１４開口調整部
１５遮蔽部
１６開口部
１７保持部
１８電動開口調整部
１９遮蔽部
２０歯車
２１保持部
２２開口調整用電動機
２３電動機保持カバー
２４カバー
２５開口部
２６ヒーター
２７外気用フィルタ
２８室内空気用フィルタ

Claims

給気用ファンおよび排気用ファンと、
前記給気用ファンにより屋外から室内に送風される給気送風経路と、
前記排気用ファンにより室内から室外に送風される排気送風経路とを本体内に備え、
前記給気用ファンと前記排気用ファンは１つの電動機の回転軸に取り付けられ、
前記給気送風経路と前記排気送風経路とが交差する位置に熱交換素子を配置し、
前記本体は、室内空気吸込口、外気吸込口、室内空気排気口、および外気給気口を設けた構成であり、
前記給気送風経路は、屋外の空気が、前記外気吸込口、前記熱交換素子、前記給気用ファン、前記外気給気口の順で流れる経路であり、
前記排気送風経路は、室内の空気が、前記室内空気吸込口、前記熱交換素子、前記排気用ファン、前記室内空気排気口の順で流れる経路であり、
前記本体内において、各送風経路の開口面積を調整する開口調整部を有し、
前記開口調整部は、前記給気送風経路および前記排気送風経路にそれぞれ設けられた給気側開口調整部および排気側開口調整部を含み、
前記給気側開口調整部は、前記外気吸込口と前記熱交換素子との間に配置され、
前記排気側開口調整部は、前記排気用ファンと前記室内空気排気口との間に配置されたことを特徴とする熱交換形換気装置。
前記開口調整部は、送風経路に配置した遮蔽部と、
この遮蔽部に連結して、前記遮蔽部を動作させる電動部で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱交換形換気装置。
前記給気送風経路、前記排気送風経路内にそれぞれ設けて、各送風経路の風量を計測する計測手段と、
これらの計測手段の出力を入力として、前記電動部を制御して前記遮蔽部の開度を調節する制御手段を有し、
前記制御手段は、前記給気送風経路および前記排気送風経路の内、所定の風量より小さな風量が検出された経路においては所定の風量が検出されるまで前記電動機の回転数を大きくし、所定の風量より大きな風量が検出された経路においては該経路に設置された前記開
口調整部の開口部を狭め、該経路の風量が所定風量になっていなければ、再び前記開口部を調整することを特徴とする請求項２記載の熱交換形換気装置。
前記給気送風経路には、前記給気側開口調整部の直前あるいは直後に加熱手段を設けたことを特徴とした請求項１から３のいずれかに記載の熱交換形換気装置。
前記給気送風経路および排気送風経路にフィルタを設けたことを特徴とした請求項１から４のいずれかに記載の熱交換形換気装置。