以下、図面を参照して、本発明の換気装置の実施の形態としての熱交換型換気装置について説明する。
<本実施の形態の熱交換型換気装置の全体構成例>
図1は、本実施の形態の熱交換型換気装置の風路構成の一例を示す正面断面図、図2は、本実施の形態の熱交換型換気装置の風路構成の一例を示す側面断面図、図3は、本実施の形態の熱交換型換気装置の風路構成の一例を示す側面断面図である。また、図4は、本実施の形態の熱交換型換気装置の外観構成の一例を示す正面図、図5は、本実施の形態の熱交換型換気装置の外観構成の一例を示す上面図である。
本実施の形態の熱交換型換気装置1Aは、装置本体10が建物の床に設置される形態で使用される。熱交換型換気装置1Aは、屋外から吸い込まれた外気OAと、室内から吸い込まれた還気RAとの間で熱交換を行う熱交換素子2を装置本体10に備える。
また、熱交換型換気装置1Aは、屋外から外気OAを吸い込み、熱交換素子2で還気RAと熱交換された外気OAを、給気SAとして室内に吹き出す給気ファン3SAを装置本体10に備える。
更に、熱交換型換気装置1Aは、室内から還気RAを吸い込み、熱交換素子2で外気OAと熱交換された還気RAを、排気EAとして屋外に吹き出す排気ファン3EAを装置本体10に備える。
熱交換型換気装置1Aは、装置本体10の上面に空気の吸込口と吹出口が形成される構成で、屋外からの外気OAが吸い込まれる外気吸込口10OAと、室内への給気SAが吹き出される給気吹出口10SAを、装置本体10の上面に備える。また、熱交換型換気装置1Aは、室内からの還気RAが吸い込まれる還気吸込口10RAと、屋外への排気EAが吹き出される排気吹出口10EAを、装置本体10の上面に備える。
熱交換型換気装置1Aは、本例では、還気吸込口10RAと給気吹出口10SAが、装置本体10の正面側の上面に並列して設けられ、外気吸込口10OAと排気吹出口10EAが、装置本体10の背面側の上面に並列して設けられる。
また、熱交換型換気装置1Aは、還気吸込口10RAと外気吸込口10OAが、装置本体10を正面から見て左側に設けられ、給気吹出口10SAと排気吹出口10EAが、装置本体10を正面から見て右側に設けられる。
熱交換型換気装置1Aは、還気吸込口10RAにRAダクトジョイント11RAが取り付けられ、外気吸込口10OAにOAダクトジョイント11OAが取り付けられる。また、熱交換型換気装置1Aは、給気吹出口10SAにSAダクトジョイント11SAが取り付けられ、排気吹出口10EAにEAダクトジョイント11EAが取り付けられる。
熱交換型換気装置1Aは、金属等で構成された筐体11の内側に、気密性及び断熱性を有した材質、本例では発泡スチロールで構成された風路形成部材12が取り付けられて、装置本体10が構成される。
熱交換素子2は熱交換手段の一例で、外気OAが通る第1の熱交換風路20aを構成する部材と、還気RAが通る第2の熱交換風路20bを構成する部材が、第1の熱交換風路20aと第2の熱交換風路20bとの間での空気の流れが遮蔽された状態となるように積層されて構成される。
熱交換素子2は、熱交換素子取付部13に取り付けられた状態で、第1の熱交換風路20aと第2の熱交換風路20bが前後方向に沿って交互に積層される。また、熱交換素子2は、還気RAが吸い込まれる還気吸込口21RAと、給気SAが吹き出される給気吹出口21SAが、熱交換素子2の上部に並列して設けられる。更に、熱交換素子2は、外気OAが吸い込まれる外気吸込口21OAと、排気EAが吹き出される排気吹出口21EAが、熱交換素子2の下部に並列して設けられる。
熱交換素子2は、本例では、装置本体10を正面から見て、左側の上部に還気吸込口21RAが形成され、右側の上部に給気吹出口21SAが形成される。また、熱交換素子2は、左側の下部に外気吸込口21OAが形成され、右側の下部に排気吹出口21EAが形成される。
これにより、熱交換素子2の下部の外気吸込口21OAから吸い込まれ、第1の熱交換風路20aを通り、熱交換素子2の上部の給気吹出口21SAから吹き出される空気と、熱交換素子2の上部の還気吸込口21RAから吸い込まれ、第2の熱交換風路20bを通り、熱交換素子2の下部の排気吹出口21EAから吹き出される空気の流れが対向する。ここで、熱交換素子2が第1の熱交換風路20aと第2の熱交換風路20bとの間で湿度の交換ができる構成である場合、図示しない透湿層に防カビ剤を添加することで、カビの発生が抑えられる。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2が取り付けられる熱交換素子取付部13が、装置本体10を正面から見て中央付近に設けられる。熱交換型換気装置1Aは、風路形成部材12に空間を設けて熱交換素子取付部13が形成され、装置本体10の風路形成部材12に熱交換素子2が取り付けられる。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子取付部13に取り付けられる熱交換素子2が前後方向に移動可能に支持される構成を熱交換素子2と熱交換素子取付部13に備える。熱交換型換気装置1Aは、筐体11の正面板11aを取り外すことで、熱交換素子2が前後方向への移動で装置本体10の正面側から着脱可能に構成される。
給気ファン3SAは給気送風手段の一例、排気ファン3EAは排気送風手段の一例で、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、回転駆動される多翼の羽根車30と、羽根車30を回転させるモータ30Mと、風路を形成するファンケース31と、ファンケース31内を通る空気の風量を検出する風量検出センサ32を備える。
ファンケース31は風路形成手段の一例で、羽根車30が回転駆動されることで空気が吸い込まれる吸込部であるファン吸込口31aと、ファン吸込口31aから吸い込まれた空気が吹き出される吹出部であるファン吹出口31bを備える。また、ファンケース31は、ファン吸込口31aから吸い込んだ空気をファン吹出口31bから吹き出す空気の流れを生成する風路であるファンケース風路31cを備える。
給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、ベルマウスと称される円形の開口で構成されるファン吸込口31aが、羽根車30の軸方向に沿って設けられる。また、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、羽根車30の外周に沿ってファンケース風路31cが設けられ、羽根車30の軸方向に沿ってファン吸込口31aから吸い込まれた空気が、羽根車30の回転方向に沿ってファン吹出口31bから吹き出される。
給気ファン3SAは、羽根車30の軸が水平方向に沿った向きとなり、ファン吸込口31aが側部に配置される。また、給気ファン3SAは、ファンケース風路31cが上向きに屈曲した形状で、ファン吹出口31bが上部に配置される。
排気ファン3EAも同様に、羽根車30の軸が水平方向に沿った向きとなり、ファン吸込口31aが側部に配置される。また、排気ファン3EAは、ファンケース風路31cが上向きに屈曲した形状で、ファン吹出口31bが上部に配置される。
ファンケース風路31cは、羽根車30の外周に沿って形成される風路と連通し、ファン吸込口31aから吸い込まれた空気が横方向に沿って流れる第1の風路31dを備える。また、ファンケース風路31cは、第1の風路31dと連通し、第1の風路31dを通る横方向に沿った空気の流れを縦方向に曲げる屈曲部31eを備える。更に、ファンケース風路31cは、屈曲部31eと連通し、空気が縦方向に沿って流れてファン吹出口31bから吹き出される第2の風路31fとを備える。
ファンケース31は、ファンケース風路31cの開口面積が、第1の風路31dから第2の風路31fに向かって屈曲部31eで広がる形状を有する。
風量検出センサ32は検出手段の一例で、ファンケース風路31cを通る空気の流れで回転するシャッタ部材32aと、軸32bにシャッタ部材32aが取り付けられ、シャッタ部材32aの回転による軸32bの回転角度に応じた信号を出力する角度検出手段としてのエンコーダ32cを備える。
風量検出センサ32は、シャッタ部材32aの一方の端部である先端から軸32bまでの長さが、シャッタ部材32aの他方の端部である後端から軸32bまでの長さより長くなるように、シャッタ部材32aに対して軸32bが偏芯して設けられる。
風量検出センサ32は、軸32bを支点としたシャッタ部材32aの回転方向が、ファンケース風路31cの屈曲した方向に沿うように、第1の風路31dと第2の風路31fが連通するファンケース風路31cの屈曲部31eに、シャッタ部材32aが配置される。
すなわち、風量検出センサ32は、軸32bの向きを、ファンケース風路31cを通る空気の流れに対して略直交する水平方向に沿った向きとし、軸32bの位置を、第1の風路31dに対して上側にオフセットされ、かつ、第2の風路31f方向にオフセットされる位置として、シャッタ部材32aが屈曲部32eに配置される。
風量検出センサ32は、羽根車30が停止されている換気停止状態では、シャッタ部材32aの一方の端部側が下向きとなる方向に、シャッタ部材32aが自重で軸32bを支点に回転して、シャッタ部材32aが鉛直方向に沿った向きとなる。
そして、風量検出センサ32は、換気停止状態でシャッタ部材32aの先端と、ファンケース風路31cを形成するファンケース31の内面との間に所定の間隔で隙間が形成されるように、シャッタ部材32aの長さ及び軸32bの位置が設定される。
これにより、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、換気停止状態では、シャッタ部材32aで第1の風路31dの一部が閉塞され、羽根車30が回転駆動された初期の状態で、空気が流れる空間が形成されている。
また、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、シャッタ部材32aの軸32bの位置が、第1の風路31dに対して上側にオフセットされ、かつ、第2の風路31f方向にオフセットされる位置としたことで、空気の流れで図3に矢印で示す開く方向に回転するシャッタ部材32aの軌跡が、第2の風路31fに入ることが可能となる。
そして、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、第2の風路31fでは空気が上向きに流れるので、シャッタ部材32aに上方へ回転させる力が加えられ、シャッタ部材32aの回転角度を、換気停止状態におけるシャッタ部材32aの鉛直方向に沿った向きを0°としたとき、90°より大きく設定することが可能になる。
ここで、シャッタ部材32aの回転角度αが180°以上になると、自重で復帰できなくなるので、シャッタ部材32aの回転角度αは、90°より大きく180°より小さく設定される。
更に、給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、上述したように、シャッタ部材32aが屈曲部31eに配置され、ファンケース風路31cの開口面積が、第1の風路31dから第2の風路31fに向かって屈曲部31eで広がる形状を有することで、空気の流れでシャッタ部材32aが開く方向に回転する動作で、ファンケース風路31cの開口面積が広がる。
熱交換型換気装置1Aは、給気ファン3SAが取り付けられる給気ファン取付部14SAが、装置本体10を正面から見て熱交換素子2の側方、本例では右側の側方の上部に設けられる。また、熱交換型換気装置1Aは、排気ファン3EAが取り付けられる排気ファン取付部14EAが、装置本体10を正面から見て給気ファン取付部14SAと同じ熱交換素子2の側方、本例では右側の側方の下部に設けられる。
熱交換型換気装置1Aは、風路形成部材12の側方上部に、筐体11との間に空間を設けて給気ファン取付部14SAが形成され、風路形成部材12の側方下部に、筐体11との間に空間を設けて排気ファン取付部14EAが形成されて、装置本体10に給気ファン3SAと排気ファン3EAが取り付けられる。
熱交換型換気装置1Aは、給気ファン取付部14SAに取り付けられる給気ファン3SAが前後方向に移動可能に支持される構成を給気ファン3SAと給気ファン取付部14SAに備える。熱交換型換気装置1Aは、筐体11の正面板11aを取り外すことで、給気ファン3SAが前後方向への移動で装置本体10の正面側から着脱可能に構成される。
また、熱交換型換気装置1Aは、排気ファン取付部14EAに取り付けられる排気ファン3EAが前後方向に移動可能に支持される構成を排気ファン3EAと排気ファン取付部14EAに備える。熱交換型換気装置1Aは、筐体11の正面板11aを取り外すことで、排気ファン3EAが前後方向への移動で装置本体10の正面側から着脱可能に構成される。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2の還気吸込口21RAから吸い込まれる還気RAが通る還気吸込空間15RAと、熱交換素子2の排気吹出口21EAから吹き出される排気EAが通る排気吹出空間15EAを備える。
また、熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2の外気吸込口21OAから吸い込まれる外気OAが通る外気吸込空間15OAと、熱交換素子2の給気吹出口21SAから吹き出される給気SAが通る給気吹出空間15SAを備える。
熱交換型換気装置1Aは、本例では、装置本体10を正面から見て、風路形成部材12の左側の上部に還気吸込空間15RAが形成され、風路形成部材12の右側の上部に給気吹出空間15SAが形成される。また、熱交換型換気装置1Aは、風路形成部材12の左側の下部に外気吸込空間15OAが形成され、風路形成部材12の右側の下部に排気吹出空間15EAが形成される。
熱交換型換気装置1Aは、還気吸込空間15RAの上側に還気吸込口10RAが位置する風路構成で、還気吸込空間15RAと装置本体10の上面に設けられる還気吸込口10RAが連通し、還気吸込口10RAと熱交換素子2の還気吸込口21RAが、還気吸込空間15RAを介して連通する。
また、熱交換型換気装置1Aは、給気吹出空間15SAの側方に給気ファン3SAが位置する風路構成で、給気吹出空間15SAと給気ファン3SAのファン吸込口31aが連通する。
熱交換型換気装置1Aは、給気ファン3SAの上側に給気吹出口10SAが位置する風路構成で、給気ファン3SAのファン吹出口31bと、装置本体10の上面に設けられる給気吹出口10SAが連通し、給気吹出口10SAと熱交換素子2の給気吹出口21SAが、給気吹出空間15SAと給気ファン3SAを介して連通する。
熱交換型換気装置1Aは、外気吸込口10OAと外気吸込空間15OAを連通させた外気吸込風路16OAを備える。熱交換型換気装置1Aは、装置本体10を正面から見て熱交換素子2の側方、本例では左側の風路形成部材12に、上下方向に延在する空間を設けて外気吸込風路16OAが構成される。
熱交換型換気装置1Aは、外気吸込風路16OAの上部側と、装置本体10の上面に設けられる外気吸込口10OAが連通する。また、熱交換型換気装置1Aは、外気吸込風路16OAが装置本体10の下部に形成される外気吸込空間15OAの側方まで延在し、外気吸込風路16OAの下部側と外気吸込空間15OAが連通する。
更に、熱交換型換気装置1Aは、外気吸込風路16OAと還気吸込空間15RAが風路形成部材12で仕切られる。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、外気吸込口10OAと熱交換素子2の外気吸込口21OAが、外気吸込風路16OAと外気吸込空間15OAを介して連通する。また、外気吸込風路16OAが熱交換素子2の側方に設けられることで隣接した外気吸込風路16OAと還気吸込空間15RAが、風路形成部材12で隔絶される。
また、熱交換型換気装置1Aは、排気吹出空間15EAと排気吹出口10EAを、排気ファン3EAを介して連通させた排気吹出風路16EAを備える。熱交換型換気装置1Aは、装置本体10を正面から見て熱交換素子2の側方、本例では右側の風路形成部材12に、上下方向に延在する空間を設けて排気吹出風路16EAが構成される。
熱交換型換気装置1Aは、排気吹出空間15EAの側方に排気ファン3EAが位置する風路構成で、排気吹出空間15EAと排気ファン3EAのファン吸込口31aが連通し、排気ファン3EAのファン吹出口31bと排気吹出風路16EAの下部側が連通する。
また、熱交換型換気装置1Aは、排気吹出風路16EAが給気ファン3SAの後方を通り、排気吹出風路16EAの上部側と、装置本体10の上面に設けられる排気吹出口10EAが連通する。
更に、熱交換型換気装置1Aは、排気吹出風路16EAと給気吹出空間15SAが風路形成部材12で仕切られる。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、排気吹出口10EAと熱交換素子2の排気吹出口21EAが、排気吹出空間15EAと排気ファン3EAと排気吹出風路16EAを介して連通する。また、排気吹出風路16EAが熱交換素子2の側方に設けられることで隣接した排気吹出風路16EAと給気吹出空間15SAが、風路形成部材12で隔絶される。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、外気吸込口10OA、外気吸込風路16OA、外気吸込空間15OA、熱交換素子2の第1の熱交換風路20a、給気吹出空間15SA、給気ファン3SA及び給気吹出口10SAが連通した給気風路17SAが形成される。
また、熱交換型換気装置1Aは、還気吸込口10RA、還気吸込空間15RA、熱交換素子2の第2の熱交換風路20b、排気吹出空間15EA、排気ファン3EA、排気吹出風路16EA及び排気吹出口10EAが連通した排気風路17EAが形成される。
次に、熱交換素子2をバイパスさせる風路について、各図を参照して説明する。熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2の第2の熱交換風路20bをバイパスさせるバイパス風路18を備える。
熱交換型換気装置1Aは、還気吸込空間15RAの後面側に設けた開口でバイパス風路入口18aが形成されると共に、排気吹出空間15EAの後面側に設けた開口でバイパス風路出口18bが形成され、還気吸込空間15RAと排気吹出空間15EAとが連通する空間を、熱交換素子2の後方の風路形成部材12に設けて、バイパス風路18が形成される。
熱交換型換気装置1Aは、バイパス風路18を開閉する風路開閉ダンパ4を備える。熱交換型換気装置1Aは、還気吸込空間15RAに設けたバイパス風路入口18aに、この開口を開閉する構成を有した風路開閉ダンパ4が取り付けられる。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、風路開閉ダンパ4の開閉で、還気RAの全量を熱交換素子2の第2の熱交換風路20bに通す風路と、還気RAの一部を熱交換素子2の第2の熱交換風路20bに通し、残部をバイパス風路18に通す風路が切り替えられる。
熱交換型換気装置1Aは、給気風路17SAに捕集フィルタ5と給気フィルタ6を備える。熱交換型換気装置1Aは、空気が上部から下部へと流れる外気吸込風路16OAに、袋状の捕集フィルタ5が、上方に袋の開口部、下方に袋の底部となる向きで、着脱可能に取り付けられる。捕集フィルタ5は、袋部が捕集対象物と同系色に近い例えば黒等の色がつけられた不織布等で構成される。
また、熱交換型換気装置1Aは、捕集フィルタ5の下流で、外気吸込空間15OAの入口に、給気フィルタ6が装置本体10の前方から着脱可能に取り付けられる。
熱交換型換気装置1Aは、外気吸込空間15OAの下側に、水受け部15Wを備える。水受け部15Wは、捕集フィルタ5の下側の風路形成部材12に、水が溜る形状の凹部を設けて構成される。これにより、屋外から雨が給気風路17SAに吸い込まれたときに、水分の浸入を外気吸込空間15の水受け部15Wdで止めることができ、装置本体10内の電気部品が実装される部位等に水分が浸入することを防ぐことができる。また、捕集フィルタ5を着脱して、水受け部15Wの清掃が可能になる。
ここで、熱交換型換気装置1Aは、給気フィルタ6を清掃する機構を備えても良い。フィルタ清掃機構は、例えば、給気フィルタ6の上流側にレールに沿って動作可能なブラシを備える。ブラシは、レールにガイドされて移動することで、給気フィルタ6の空気通過面の全面を通過できる構成を有する。また、フィルタ清掃機構は、給気フィルタ6の下部に受け皿を備え、ブラシの動作で給気フィルタ6から落とした粉塵等を、受け皿で回収する。
<熱交換素子取付部の構成例>
図6は、熱交換素子取付部の全体構成を示す側断面図、図7及び図8は、熱交換素子取付部の全体構成を示す斜視図で、次に、各図を参照して、熱交換素子取付部13の構成について説明する。
空気を送る一の機能を構成する一の構成要素である熱交換素子2と、空気を送る他の機能を構成する他の構成要素である風路形成部材12が接合される熱交換素子取付部13は、図1及び図6等に示すように、熱交換素子2の上部を支持する素子上部支持部13Uと、熱交換素子2の下部を支持する素子下部支持部13Dを備える。また、熱交換素子取付部13は、熱交換素子2の側面と対向する両側面にパッキン13Pを備える。
熱交換素子取付部13は、還気吸込空間15RA、給気吹出空間15SA、外気吸込空間15OA、及び排気吹出空間15EAの近傍の4箇所に、パッキン13Pが取り付けられる。パッキン13Pは、熱交換素子2の奥行き方向に沿って延在し、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられると、気密性が保たれる所定量押し潰される厚さを有する。
これにより、熱交換素子取付部13において、熱交換素子2が取り付けられる空間の上下方向で、熱交換素子2の側部における還気吸込空間15RAと外気吸込空間15OAとの間の気密性が確保される。また、給気吹出空間15SAと排気吹出空間15EAとの間の気密性が確保される。
熱交換素子取付部13に取り付けられる熱交換素子2は、傾斜した還気吸込口21RAと給気吹出口21SAとの間の上端部分に、断面が四角形状の上部支持凸部22aが形成される。また、熱交換素子2は、傾斜した外気吸込口21OAと排気吹出口21EAとの間の下端部分に、断面が四角形状の下部支持凸部22bが形成される。
素子上部支持部13Uは、風路形成部材12において、還気吸込空間15RAと給気吹出空間15SAを仕切る部位の下端部に、熱交換素子2の上部支持凸部22aが嵌まる溝形状を設けて構成される。
素子下部支持部13Dは、風路形成部材12において、外気吸込空間15OAと排気吹出空間15EAを仕切る部位の上端部に、熱交換素子2の下部支持凸部22bが嵌まる溝形状を設けて構成される。
図9は、熱交換素子取付部の要部構成を示す正面断面図で、図9(a)は、素子上部支持部13Uを示し、図9(b)は、素子下部支持部13Dを示す。次に、各図を参照して、素子上部支持部13U及び素子下部支持部13Dの詳細について説明する。
素子上部支持部13Uは、発泡スチロールで構成された風路形成部材12に、熱交換素子2の着脱方向に沿った前後方向に延在する溝部130aを設けて構成される。熱交換素子2と素子上部支持部13Uとの間には、熱交換素子2の上部支持凸部22aの両側面と、素子上部支持部13Uの溝部130aの対向した左右の内側面との間にパッキン130bが設けられる。
熱交換素子2の上部支持凸部22aの両側面にパッキン130bが取り付けられる構成では、素子上部支持部13Uの溝部130aの対向した左右の内側面の間隔が、左右一対のパッキン130bと上部支持凸部22aを合わせた幅より狭く構成される。また、素子上部支持部13Uの溝部130aの対向した左右の内側面に、パッキン130bが取り付けられる構成では、素子上部支持部13Uでは、対向するパッキン130bの間隔が、熱交換素子2の上部支持凸部22aの幅より狭く構成される。これにより、溝部130aに熱交換素子2の上部支持凸部22aが挿入されると、パッキン130bが押し潰されるように構成される。
素子下部支持部13Dは、発泡スチロールで構成された風路形成部材12に、金属材料で構成された支持部材131aが埋め込まれ、支持部材131aで、熱交換素子2の下部支持凸部22bが嵌まる溝部131bを有し、熱交換素子2の着脱方向に沿った前後方向に延在する支持面131cが形成される。なお、熱交換素子2の幅方向の位置は、熱交換素子2の幅で規定されるので、溝部131bを設けなくても良い。
素子下部支持部13Dは、支持部材131aがインサート成型で風路形成部材12に埋め込まれて一体化され、熱交換素子2の重量を支持する支持面131cが、金属材料の支持部材131aで構成される。
また、素子下部支持部13Dは、支持部材131aが、装置本体10の金属で構成された筐体11の下面まで延在し、支持面131cで支持される熱交換素子2の重量が、支持部材131aを介して筐体11に伝達される。支持部材131aは、2個の部品あるいは3個以上の部品等、複数の部品で構成されたものが、支持面131cから筐体11の下面まで延在する構成としても良いし、単一の部品の支持部材131aが、支持面131cから筐体11の下面まで延在する構成としても良い。
更に、素子下部支持部13Dは、支持面131cにパッキン131dが取り付けられる。素子下部支持部13Dは、溝部131bの内幅が、熱交換素子2の下部支持凸部22bの幅と同等、あるいは若干広く構成される。
そして、熱交換素子取付部13は、素子上部支持部13Uの溝部130aの上端面から、素子下部支持部13Dの支持面131cまでの長さが、熱交換素子2を支持することによるパッキン131dの変形量を考慮して、熱交換素子2の上部支持凸部22aから下部支持凸部22bまでの長さより長く構成される。
これにより、熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられると、熱交換素子2の下部支持凸部22bが熱交換素子取付部13の素子下部支持部13Dの溝部131bに嵌まる。
素子下部支持部13Dでは、支持面131cの底面にパッキン131dが取り付けられているので、熱交換素子2の重量でパッキン131dが押し潰される。これにより、熱交換素子2の下部では、下部支持凸部22bの底面で、風路形成部材12との間の気密性が確保され、外気吸込空間15OAと排気吹出空間15EAとの間の気密性が確保される。
また、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられると、熱交換素子2の上部支持凸部22aが熱交換素子取付部13の素子上部支持部13Uの溝部130aに嵌まる。
熱交換素子2が熱交換素子取付部13に取り付けられると、熱交換素子2の重量で押し潰されるパッキン131dの変形量や熱交換素子2の寸法のばらつきによって、熱交換素子2の上下方向の位置が変化する。
そこで、素子上部支持部13Uでは、溝部130aの対向した左右の内側面に、パッキン130bが取り付けられており、熱交換素子2の上下方向の位置によらずパッキン130bが押し潰される。これにより、熱交換素子2の上部では、上部支持凸部22aの左右の側面で、風路形成部材12との間の気密性が確保され、還気吸込空間15RAと給気吹出空間15SAとの間の気密性が確保される。なお、素子下部支持部13D側を、素子上部支持部13U側と同様の構成として、熱交換素子2の下部でも、下部支持凸部22bの左右方向からパッキンで封止できるようにしても良いし、上下と左右で封止できるようにしても良い。
また、素子下部支持部13Dは、金属材料で構成された支持部材131aが、装置本体10の金属で構成された筐体11の下面まで延在する。熱交換素子2は、重量のある構成要素であるが、素子下部支持部13Dの支持面131cで支持される熱交換素子2の重量が、風路形成部材12の発泡スチロールで構成される部位ではなく、金属の支持部材131aで筐体11に支持される形態となる。
図10は、熱交換素子取付部の要部構成を示す側断面図、図11は、熱交換素子取付部の要部構成を示す斜視図で、次に、熱交換素子2の着脱方向に沿った前後方向の取付位置を規定する構成について説明する。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子取付部13に取り付けられる熱交換素子2の前後方向の位置を規定する位置規定凸部132aを備える。位置規定凸部132aは、熱交換素子取付部13において、熱交換素子2が取り付けられる空間の背面側で、熱交換素子2と当接する位置の風路形成部材12に、前方に向かって突出する凸部を設けて構成される。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2の背面側あるいは熱交換素子取付部13の背面側にパッキン132bが取り付けられる。熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられたとき、パッキン132bが所定量押し潰される位置まで熱交換素子2が挿入されることで、熱交換素子2の背面側での気密性が保持される構成である。
そこで、位置規定凸部132aは、パッキン132bが押し潰される許容量を考慮して、パッキン132bの厚さより突出高さが低く構成される。これにより、熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられたとき、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されると、パッキン132bが気密性が保たれるような所定量押し潰され、熱交換素子2の背面側での気密性が保持される。
パッキン132bは熱交換素子2の裏面側に設けられるため、押し潰し量を目視で確認することができないが、位置規定凸部132aで熱交換素子2の奥行き方向の挿入位置を規定することで、パッキン132bを気密性が保たれるような所定量押し潰すことができる。
熱交換型換気装置1Aでは、上述した位置規定凸部132aにより熱交換素子2の取付位置を規定する構成に加えて、目視により熱交換素子2の取付位置を確認できる構成を備えている。
すなわち、熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2の着脱方向に沿った前後方向の取付位置を示す取付位置目盛132cを備える。取付位置目盛132cは位置視認情報の一例で、素子下部支持部13Dの支持面131cにおいて、熱交換素子2を取り付けたときに露出し得る前方の位置に、所定の間隔の目盛を目視可能に表記して構成される。
熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられ、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されたとき、熱交換素子2の前面の位置が、取付位置目盛132cで視認可能になる。すなわち、熱交換素子2の奥行き方向の寸法が、取付位置目盛132cを見ることで、熱交換素子取付部13に取り付けられた状態で把握可能になる。
そこで、熱交換素子2の奥行き方向の寸法を予め確認しておく。そして、熱交換素子取付部13に熱交換素子2を取り付けたとき、熱交換素子2の前面の位置と合致する取付位置目盛132cから確認できる熱交換素子2の寸法情報が、実測した寸法情報と合う位置まで熱交換素子2を挿入すれば、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されたことなる。これにより、熱交換素子2の着脱時等に、熱交換素子2の挿入位置の把握が可能となる。
ここで、装置本体10の側部等に、熱交換素子取付部13において、熱交換素子2が取り付けられる空間まで目視できる孔部を設ける。また、熱交換素子2には、熱交換素子取付部13に熱交換素子2が取り付けられ、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されたときに、孔部に対向し得る位置に目印を付けておく。これにより、装置本体10側の孔部から所定の目印が見える位置まで熱交換素子2が挿入されれば、熱交換素子2が所定の正しい位置まで挿入されていることを確認可能となる。
図12は、素子固定蓋部の一例を示す構成図で、図12(a)は、素子固定蓋部の背面図、図12(b)は、素子固定蓋部上面図であり、次に、熱交換素子2を熱交換素子取付部13に固定する構成について、各図を参照して説明する。熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子取付部13の前面側の開口部133に素子固定蓋部134が着脱可能に取り付けられ、素子固定蓋部134で熱交換素子2が熱交換素子取付部13に固定される。
空気を送る一の機能を構成する一の構成要素である素子固定蓋部134は、空気を送る他の機能を構成する他の構成要素である風路形成部材12との接合箇所である熱交換素子取付部13の前面側の開口部133の内周面に沿った外形で、熱交換素子取付部13の開口部133に嵌まる形状を有する。
素子固定蓋部134は、外周面にパッキン134aを備える。素子固定蓋部134は、熱交換素子取付部13の開口部133に嵌められると、パッキン134aが気密性が保たれる所定量押し潰されるように、熱交換素子取付部13の開口部133に対する寸法が設定される。
素子固定蓋部134は、熱交換素子取付部13の開口部133への挿入方向に対して、パッキン134aの外周面が内側に向けて傾斜した傾斜面134bが形成される。素子固定蓋部134は、パッキン134aの外周面、あるいは、素子固定蓋部134の外周面を傾斜させて、傾斜面134bが形成される。素子固定蓋部134が嵌められる熱交換素子取付部13の開口部133の内周面は、素子固定蓋部134の着脱方向に沿った略平行な面で構成される。
素子固定蓋部134を熱交換素子取付部13の開口部133に取り付けたときに、パッキン134aが押し潰されるようにするためには、素子固定蓋部134のパッキン134aの外周面の方が、熱交換素子取付部13の開口部133の内周面より大きい必要がある。
しかし、素子固定蓋部134のパッキン134aの外周面と、熱交換素子取付部13の開口部133の内周面が、共に素子固定蓋部134の着脱方向に沿った略平行な面で構成されていると、熱交換素子取付部13の開口部133へ素子固定蓋部134を挿入する際に、素子固定蓋部134の裏面側において、パッキン134aの端面が開口部133に当たる。
これにより、熱交換素子取付部13の開口部133への素子固定蓋部134の挿入が行い難い。また、熱交換素子取付部13の開口部133へ素子固定蓋部134を挿入する初期の段階から、素子固定蓋部134のパッキン134aと熱交換素子取付部13の開口部133の接触面積が大きく、素子固定蓋部134を取り付ける際の荷重が大きくなる。
これに対して、素子固定蓋部134のパッキン134aの外周面を内側に向けて傾斜させた傾斜面134bを備えることで、素子固定蓋部134の裏面側では、素子固定蓋部134のパッキン134aの外周面が、熱交換素子取付部13の開口部133の内周面と同等程度、あるいは小さい大きさとすることができる。
これにより、熱交換素子取付部13の開口部133へ素子固定蓋部134を挿入する動作で、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133へ入れやすい。
また、素子固定蓋部134の挿入の初期段階では、素子固定蓋部134のパッキン134aが熱交換素子取付部13の開口部133に押し付けられる力が弱くなる。これにより、素子固定蓋部124を取り付ける際の荷重を軽減することができる。
更に、熱交換素子取付部13の開口部133へ素子固定蓋部134を挿入する動作で、素子固定蓋部134からパッキン134aが剥離する方向に掛かる力が弱くなり、パッキン134aの剥離を防止することができる。
また、熱交換素子取付部13の表面側では、素子固定蓋部134のパッキン134aの外周面を、熱交換素子取付部13の開口部133の内周面より大きくすることができる。これにより、熱交換素子取付部13の開口部133へ素子固定蓋部134を挿入することで、パッキン134aを気密性が保たれる所定量押し潰すことができ、素子固定蓋部134の外周面での気密性を確保することができる。
ここで、素子固定蓋部134は、パッキン134aの外周面の全周に傾斜面134bが形成される構成でも良い。また、熱交換素子取付部13において、熱交換素子2が取り付けられる空間の上下方向で、熱交換素子2の側部における還気吸込空間15RAと外気吸込空間15OAとの間の気密性を確保すると共に、給気吹出空間15SAと排気吹出空間15EAとの間の気密性を確保するパッキン13Pに対向する側面部134cでは、傾斜面134bを設けずに略平行な面として、パッキン13Pと当接する部位での気密性が確保されるようにしても良い。
熱交換型換気装置1Aでは、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に正しく取り付けられたか否かを確認できる構成を備える。すなわち、熱交換型換気装置1Aでは、素子固定蓋部134の裏面で熱交換素子2の正面側を押し付けて、熱交換素子2が熱交換素子取付部13の所定の位置に固定できるようにした構成である。
そこで、素子固定蓋部134の気密性の影響が及ぼさない位置で、熱交換素子2の正面と対向する位置に確認孔部134dを備える。確認孔部134dは、素子固定蓋部134の表面から裏面まで貫通し、熱交換素子2を熱交換素子取付部13に取り付け、素子固定蓋部134を熱交換素子取付部13の開口部133に取り付けると、確認孔部134dから熱交換素子2の正面が視認可能となる。
これにより、例えば、素子固定蓋部134の裏面と熱交換素子2の正面が接している、あるいは所定の距離が開いて対向している等の視認情報を利用して、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に正しく取り付けられたか否かを確認できる。
また、素子固定蓋部134の裏面で確認孔部134dの周囲に確認凸部134eを設けておき、確認凸部134eが熱交換素子2の正面に接したことを、確認孔部134dから確認できるようにして、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に正しく取り付けられたか否かを確認できるようにしても良い。
熱交換型換気装置1Aは、筐体11の正面板11aとは独立した部品で素子固定蓋部134を備え、上述したように、素子固定蓋部134の裏面で熱交換素子2の正面側を押し付けて、熱交換素子2が熱交換素子取付部13の所定の位置に固定できるようにした構成である。
このため、熱交換素子取付部13の開口部133に対して、素子固定蓋部134の取り付け位置を、前後方向に調整できる構成を備える。図13は、素子固定蓋部を固定する蓋部取付部の一例を示す構成図で、図13(a)は、蓋部取付部の斜視図、図13(b)は、蓋部取付部の正面図である。
蓋部取付部135は、素子固定蓋部134に取り付けられた蓋側取付具136と、装置本体10側の筐体11に取り付けられた本体側取付具137を備える。蓋側取付具136は、素子固定蓋部134が所定の大きさを有するので、素子固定蓋部134の全面を固定できるように、素子固定蓋部134の外周の複数箇所、本例では4箇所に取り付けられる。蓋側取付具136は、金属材料で構成され、素子固定蓋部134の着脱方向に沿った前後方向に延在した長穴部136aが設けられる。
本体側取付具137は、装置本体10側の金属材料で構成された筐体11において、素子固定蓋部134の蓋側取付具136に対向した4箇所に取り付けられる。本体側取付具137は、金属材料で構成され、蓋側取付具136の長穴部136aに挿入されるネジ136bが挿入される穴部137aが設けられる。穴部137aはネジ穴でも良いし、ネジ136bが通される貫通孔でもよい。本例では、穴部137aは、ネジ136bが通される貫通孔で構成され、ネジ136bにナット136cが締結される。
熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子2が熱交換素子取付部13に取り付けられ、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に取り付けられると、素子固定蓋部134に取り付けられた蓋側取付具136の長穴部136aと、装置本体10側に取り付けられた本体側取付具137の穴部137aが対向する。
熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子2等の寸法公差により、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されたとき、熱交換素子2の正面側の位置が変動する。また、素子固定蓋部134等の寸法公差により、熱交換素子2が熱交換素子取付部13に取り付けられ、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に取り付けられたとき、素子固定蓋部134の正面側の位置が変動する。
そこで、素子固定蓋部134に取り付けられた蓋側取付具136の長穴部136aと、装置本体10側に取り付けられた本体側取付具137の穴部137aで、各部品の寸法公差を吸収する。蓋側取付具136の長穴部136aにより、素子固定蓋部134の正面側の位置の変動に応じて、長穴部136aの任意の位置にネジ136bが挿入可能である。
これにより、熱交換素子2が位置規定凸部132aに突き当てられる位置まで挿入されて、熱交換素子2が熱交換素子取付部13に取り付けられ、素子固定蓋部134が熱交換素子取付部13の開口部133に取り付けられたとき、蓋側取付具136の長穴部136aから本体側取付具137の穴部137aにネジ136bを通し、ナット136cを締結することで、素子固定蓋部134を所望の位置で固定できる。
従って、熱交換素子2等の寸法公差によらず、熱交換素子2の裏面側のパッキン132b及び素子固定蓋部134のパッキン134aを、気密性が保たれる所定量押し潰した状態として、素子固定蓋部134を固定できる。
<熱交換型換気装置におけるユニット化の構成例>
本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、給気ファン3SA、排気ファン3EA及び風路開閉ダンパ4がそれぞれユニット化され、装置本体10に対して着脱可能に構成される。ファンや風路を切り替える構成が、装置本体の構造物の一部となるような構成では、各構成要素のメンテナンスの作業性が悪い。
これに対して、本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、各ユニットのメンテナンス時には、筐体11の正面板11aを外すことで、給気ファン3SA、排気ファン3EA及び風路開閉ダンパ4のそれぞれを、装置本体10の正面から着脱可能となる。
また、給気ファン3SA、排気ファン3EA及び風路開閉ダンパ4をユニット化することで、装置本体10に取り付けることなく、各ユニットでの試験等を行い、ユニットでの性能を確保することができる。これにより、性能が保障されたユニットを供給することができる。
<給気ファン及び排気ファンの取付構成例>
上述したように、給気ファン3SA及び排気ファン3EAをそれぞれユニット化し、装置本体10に対して着脱可能な構成とした場合、給気ファン3SA及び排気ファン3EAを装置本体10に取り付けたときに、所望の気密性が確保される必要がある。
図14は、給気ファン及び排気ファンの取付部の構成例を示す断面図、図15は、給気ファン及び排気ファンの取付部の構成例を示す斜視図ある。ファンの上下方向の位置決めを、ファンの自重でパッキンを潰す構成では、ファンと風路形成部材との間で気密性を確保するパッキンに常にファンの自重が加わり、パッキンに永久歪みが発生する虞がある。
そこで、本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、空気を送る一の機能を構成する一の構成要素である給気ファン3SA及び排気ファン3EAと、空気を送る他の機能を構成する他の構成要素である風路形成部材12が接合される給気ファン取付部14SA及び排気ファン取付部14EAは、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの前後方向の移動をガイドすると共に、上下方向の位置を規定する支持部材140を備える。
支持部材140は、給気ファン取付部14SA及び排気ファン取付部14EAおいて、装置本体10の筐体11の内面で上下の2箇所に設けられる。支持部材140は、金属材料で構成された筐体11に、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの着脱方向に沿った複数箇所、本例では前後の2箇所にネジを締結して構成される。
給気ファン3SA及び排気ファン3EAは、支持部材140に係止され、上下方向の位置が規定されるガイド部141を備える、ガイド部141は、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの側面の上下の2箇所に、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの着脱方向に沿って延在する凸部を設けて構成される。本例では、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの上側に設けられたガイド部141が、支持部材140に上側から載って係止される構成で、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの上下方向の位置が規定される。
給気ファン取付部14SA及び排気ファン取付部14EAは、給気ファン3SA及び排気ファン3EAとの間にパッキン142を備える。パッキン142は、給気ファン3SA及び排気ファン3EA、あるいは、給気ファン取付部14SA及び排気ファン取付部14EAを構成する風路形成部材12及び筐体11側で、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの上下に取り付けられる。
給気ファン取付部14SA及び排気ファン取付部14EAでは、給気ファン3SA及び排気ファン3EAが取り付けられ、支持部材140にガイド部141が係止されると、パッキン142が気密性が確保される所定量押し潰されるように、取付位置が設定される。
これにより、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの下側のパッキン142が、ファンの自重で押し潰されるのではなく、支持部材140とガイド部141で規定される給気ファン3SA及び排気ファン3EAの取付位置で、パッキン142が押し潰される量が規定されるので、パッキン142に永久歪みが発生することを防止できる。
また、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの上側のパッキン142についても、支持部材140とガイド部141で規定される給気ファン3SA及び排気ファン3EAの取付位置で、パッキン142が押し潰される量が規定されるので、押し潰し量が不足して気密性が不十分になることを防ぐことができる。
<風路形成部材の構成例>
図16は、風路形成部材の構成例を示す斜視図、図17及び図18は、風路形成部材の接合箇所を示す要部構成図である。熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子2が取り付けられる風路全体が、発泡スチロールによる風路形成部材12で構成される。
熱交換素子を備えた大型の換気装置では、このような風路形成部材が、複数部材を組み合わせて構成される。複数の部材の位置を合わせるため、凹凸形状のいわゆるインロウ構造を有したものでは、発泡スチロールで構成される部材の交差が大きいので、公差の集積で凹凸形状の位置が合わなくなり、部材同士が組み立てられない場合がある。また、凹凸形状の嵌合がきつい、あるいは緩い等、組み立てが正しく行えない要因が発生する。一方、部材を平面のつき合わせで組み立てる構成では、部材同士で位置決めを行う部材が別に必要となる。さらに、テープや接着剤で部材同士を組み立てるとすると、固着能力の劣化が発生する。
そこで、本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、複数の部材で構成される風路形成部材12は、一の構成要素である一の部材120と他の構成要素である他の部材121の接合箇所である取付部122に、一の部材120には凸部120aを備えると共に他の部材121には、凸部120aが嵌合する凹部121aを備える。また、凸部120aと凹部121aの間には所定の隙間が設けられ、凸部120aと凹部121aの間にパッキン123を備える。
凸部120aと凹部121aとの間の隙間は、一の部材120と他の部材121を接合したときに、パッキン123が気密性が確保される所定量押し潰されるように設定される。
これにより、複数の構成要素、本例では、一の部材120と他の部材121の寸法公差等の精度のばらつきを、パッキン123の変形で吸収することができ、複数の構成要素間での位置決めと気密性を確保できると共に、組み立て作業性が向上する。また、位置決めを行う別の部品が不要で、コストの低減につながる。
<本実施の形態の熱交換型換気装置の制御機能例>
図19は、本実施の形態の熱交換型換気装置の制御機能の一例を示すブロック図で、次に、各図を参照して、本実施の形態の熱交換型換気装置1Aの制御機能について説明する。
熱交換型換気装置1Aは、給気ファン3SAに備えた風量検出センサ32と、排気ファン3EAに備えた風量検出センサ32で検出された風量に基づき、給気ファン3SAのモータ30Mと排気ファン3EAのモータ30Mを制御する制御部300を備える。
制御部300は制御手段の一例で、風量検出センサ32のエンコーダ32cから出力される角度情報と風量情報のテーブルが設定され、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの各風量検出センサ32から出力される角度情報に基づき、給気ファン3SA及び排気ファン3EAのそれぞれの風量を検出する。
制御部300は、給気ファン3SAの風量検出センサ32で検出した風量に基づき、給気ファン3SAで所定の風量が得られるように、給気ファン3SAのモータ30Mに印加される電圧を制御する。また、制御部300は、排気ファン3EAの風量検出センサ32で検出した風量に基づき、排気ファン3EAで給気ファン3SAと同じあるいは異なる所定の風量が得られるように、排気ファン3EAのモータ30Mに印加される電圧を制御する。
また、制御部300は、モータ30Mに印加する電圧情報と、モータ30Mに所定の電圧を印加した場合の目標風量情報のテーブルが設定され、給気ファン3SA及び排気ファン3EAにおいて、モータ30Mに印加した電圧と、各風量検出センサ32で検出した風量に基づき、給気フィルタ6の目詰まり等の負荷の発生の有無を検出する。
<本実施の形態の換気装置の設置例>
図20は、本実施の形態の熱交換型換気装置が設置される建物の一例を示す模式的な構成図である。熱交換型換気装置1Aは、建物100に設けた設置室101に、捕集フィルタ5を交換する際に開閉される蓋部11bの開閉、及び正面板11aを取り外しての熱交換素子2、給気ファン3SA及び排気ファン3EAの点検、交換等、装置本体10内の所定のメンテナンスが可能な形態で設置される。
熱交換型換気装置1Aは、OAダクトジョイント11OAにOAダクト71OAが接続される。OAダクト71OAは、建物100の天井等に配置され、外壁に設けたOA吸込グリル72OAと接続される。また、熱交換型換気装置1Aは、EAダクトジョイント11EAにEAダクト71EAが接続される。EAダクト71EAは、建物100の天井等に配置され、外壁に設けたEA吹出グリル72EAと接続される。
更に、熱交換型換気装置1Aは、SAダクトジョイント11SAにSAダクト71SAが接続される。SAダクト71SAは、建物100の天井等に配置され、居室102の天井等に設けたSA吹出グリル72SAと接続される。また、熱交換型換気装置1Aは、RAダクトジョイント11RAにRAダクト71RAが接続される。RAダクト71RAは、建物100の天井等に配置され、居室102の天井等に設けたRA吸込グリル72RAと接続される。
<本実施の形態の熱交換型換気装置の動作例>
次に、各図を参照して、本実施の形態の熱交換型換気装置1Aの動作例について説明する。
熱交換型換気装置1Aは、給気ファン3SAの羽根車30が回転駆動されることで、給気ファン3SAのファン吸込口31aから吸い込まれた空気が、ファンケース風路31cを通って給気ファン3SAのファン吹出口31bから吹き出される。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、給気ファン3SAが駆動されると、給気風路17SAを通る空気の流れが生じ、OA吸込グリル72OAから外気OAが吸い込まれる。OA吸込グリル72OAから吸い込まれた外気OAは、OAダクト71OAを通り外気吸込口10OAから装置本体10内に吸い込まれる。
外気吸込口10OAから装置本体10内に吸い込まれる外気OAは、外気吸込風路16OAから捕集フィルタ5及び給気フィルタ6を通り、外気吸込空間15OAから熱交換素子2の外気吸込口21OAに導入される。
熱交換素子2に外気吸込口21OAから導入された外気OAは、熱交換素子2の第1の熱交換風路20aを通り、熱交換素子2の給気吹出口21SAから給気吹出空間15SAを通り、給気ファン3SAのファン吸込口31aに吸い込まれる。
給気ファン3SAに吸い込まれた空気は、給気ファン3SAのファン吹出口31bから吹き出され、給気ファン3SAから吹き出された空気は、給気吹出口10SAから給気SAとして装置本体10外へ吹き出される。そして、給気吹出口10SAから吹き出された給気SAは、SAダクト71SAを通り、SA吹出グリル72SAから居室102に吹き出される。
一方、熱交換型換気装置1Aは、排気ファン3EAの羽根車30が回転駆動されることで、排気ファン3EAのファン吸込口31aから吸い込まれた空気が、ファンケース風路31cを通って排気ファン3EAのファン吹出口31bから吹き出される。
これにより、熱交換型換気装置1Aは、排気ファン3EAが駆動されると、排気風路17EAを通る空気の流れが生じ、RA吸込グリル72RAから居室102の空気である還気RAが吸い込まれる。RA吸込グリル72RAから吸い込まれた還気RAは、RAダクト71RAを通り還気吸込口10RAから装置本体10内に吸い込まれる。
還気吸込口10RAから装置本体10内に吸い込まれる還気RAは、還気吸込空間15RAから熱交換素子2の還気吸込口21RAに導入される。熱交換素子2に還気吸込口21RAから導入された還気RAは、熱交換素子2の第2の熱交換風路20bを通り、熱交換素子2の排気吹出口21EAから排気吹出空間15EAを通り、排気ファン3EAのファン吸込口31aに吸い込まれる。
排気ファン3EAに吸い込まれた空気は、排気ファン3EAのファン吹出口31bから吹き出され、排気ファン3EAから吹き出された空気は、排気吹出風路16EAを通り、排気吹出口10EAから排気EAとして装置本体10外へ吹き出される。そして、排気吹出口10EAから吹き出された排気EAは、EAダクト71EAを通り、EA吹出グリル72EAから屋外に吹き出される。
熱交換型換気装置1Aは、熱交換素子2では、外気OAと還気RAの間で熱交換が行われることで、室温に近づけられた給気SAが室内に吹き出され、温度が調整された新鮮な空気(外気OA)が室内に供給される。また、室内の汚れた空気が屋外に排気されて、室温の変動を抑えて換気が行われる。
熱交換型換気装置1Aでは、熱交換素子2の下部の外気吸込口21OAから吸い込まれ、第1の熱交換風路20aを通り、熱交換素子2の上部の給気吹出口21SAから吹き出される空気と、熱交換素子2の上部の還気吸込口21RAから吸い込まれ、第2の熱交換風路20bを通り、熱交換素子2の下部の排気吹出口21EAから吹き出される空気の流れが対向する。これにより、外気OAと還気RAが熱交換し得る距離が長くなり、熱交換効率が向上する。
次に、バイパス風路18を使用する制御について説明する。熱交換型換気装置1Aは、外気OAの温度等に基づき、風路開閉ダンパ4が開けられる。熱交換型換気装置1Aでは、風路開閉ダンパ4が開けられると、排気風路17EAを通る還気RAの一部が、還気吸込空間15RAと排気吹出空間15EAの間で熱交換素子2の第2の熱交換風路20bを通り、排気風路17EAを通る還気RAの残部が、熱交換素子2をバイパスしてバイパス風路18を通る。
春季及び秋季では、屋外と室内の温度差が一般的に小さく、外気OAと還気RAとの間で熱交換を行っても、熱交換前の外気OAと熱交換後の給気SAとの間で温度変化が少ない場合がある。
そこで、風路開閉ダンパ4を開けて、還気RAの一部は熱交換素子2を通し、残部は熱交換素子2をバイパスさせる。熱交換素子2は風路が狭く通気抵抗が大きい。このため、還気RAの一部は熱交換素子2を通し、残部は熱交換素子2をバイパスさせることで、通気抵抗を減らすことができる。
また、外気OAが氷点下になるような冬季では、高湿の還気RAと低温の外気OAとの間で熱交換が行われることで、還気RAの温度が下げられると、熱交換素子2における還気RAの吹出口である排気吹出口21EAが凍結する場合がある。
そこで、風路開閉ダンパ4を開けて、還気RAの一部は熱交換素子2を通し、残部は熱交換素子2をバイパスさせる。これにより、熱交換されておらず温度が下げられていない還気RAが排気吹出空間15EAに吹き出され、熱交換素子2の排気吹出口21EAを暖めることができ、排気吹出口21EAの凍結を防止することができる。
次に、風量検出センサ32での風量検出及び風量検出に基づく制御について説明する。熱交換型換気装置1Aでは、給気ファン3SAの羽根車30が回転駆動されることで、ファンケース風路31cを通る空気の流れによって、給気ファン3SAに設けた風量検出センサ32のシャッタ部材32aが軸32bを支点に回転する。
制御部300は、風量検出センサ32のエンコーダ32cから出力される角度情報と風量情報のテーブルに基づき、給気ファン3SAの風量検出センサ32から出力されるシャッタ部材32aの角度情報から給気ファン3SAの風量を検出し、給気ファン3SAで所定の風量が得られるように、給気ファン3SAのモータ30Mに印加される電圧を制御する。
また、熱交換型換気装置1Aでは、排気ファン3EAの羽根車30が回転駆動されることで、ファンケース風路31cを通る空気の流れによって、排気ファン3EAに設けた風量検出センサ32のシャッタ部材32aが軸32bを支点に回転する。
制御部300は、角度情報と風量情報のテーブルに基づき、排気ファン3EAの風量検出センサ32から出力されるシャッタ部材32aの角度情報から排気ファン3EAの風量を検出し、排気ファン3EAで所定の風量が得られるように、排気ファン3EAのモータ30Mに印加される電圧を制御する。
熱交換型換気装置1Aでは、給気風路17SAと排気風路17EAは、風路形状の違いや風路長の違いにより一般的に通気抵抗が異なる。そこで、給気ファン3SAと排気ファン3EAのぞれぞれの風量検出センサ32で検出された風量に基づき、給気ファン3SAと排気ファン3EAのぞれぞれのモータ30Mに印加する電圧を変化させることで、給気風路17SAと排気風路17EAとの通気抵抗の違いによらず、給気風量と排気風量を一定にする制御が行われる。また、給気風量と排気風量を異ならせて、給気過多、換気過多とする制御が行われる。
また、制御部300は、モータ30Mに印加する電圧情報と、モータ30Mに所定の電圧を印加した場合の目標風量情報のテーブルに基づき、給気ファン3SA及び排気ファン3EAにおいて、モータ30Mに印加した電圧と、各風量検出センサ32で検出した風量から、給気フィルタ6及び熱交換素子2の目詰まり等の負荷の発生の有無を検出する。
そして、制御部300は、負荷の発生を検出すると、表示あるいは音等を出力する図示しない報知手段で、利用者に通知を行う。ここで、給気フィルタ6を清掃する機構を備えた構成では、風量検出センサ32で検出した風量から負荷の発生を検出すると、給気フィルタ6で目詰まりが発生したと判断し、給気ファン3SA及び排気ファン3EAを停止し、フィルタ清掃機構を作動させることとしても良い。また、一定時間毎等の定期的にフィルタ清掃機構を作動させることとしても良い。
<本実施の形態の熱交換型換気装置の作用効果例>
本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、装置本体10の上面に外気吸込口10OA、給気吹出口10SA、還気吸込口10RA、排気吹出口10EAが配置される。また、外気吸込口10OAと連通した外気吸込風路16OAが、熱交換素子2の一方の側方に配置され、外気OAが装置本体10内で上部から下部へと流れ、装置本体10の下部で熱交換素子2の外気吸込口21OAから吸い込まれ、熱交換素子2内を下部から上部へ流れる。
更に、排気吹出口10EAと連通した排気吹出風路16EAが、熱交換素子2の他方の側方に配置され、還気RAが熱交換素子2内を上部から下部へ流れて外気OAと熱交換された排気EAが、装置本体10内で下部から上部へと流れる。
本実施の形態の熱交換型換気装置1Aでは、このような風路構成としたことで、装置本体10の小型化が可能となる。また、給気ファン3SA及び排気ファン3EAを熱交換素子2の側方に配置し、バイパス風路18を熱交換素子2の背面側に配置することで、熱交換素子2を、装置本体10の前面から着脱可能な構成とすることができると共に、給気ファン3SA及び排気ファン3EAを装置本体の前面から着脱可能な構成とすることができる。
<熱交換型換気装置の変形例>
熱交換型換気装置は、給気ファン、排気ファン、熱交換素子、フィルタ、風路を切り替えるダンパ等の要素で構成されるが、熱交換効率の向上ため熱交換素子が大型化し、及び換気を行う部屋の増加に伴う換気風量の増加のためファンが大型化すると、換気装置全体の大型化を抑えつつ、所望の性能を維持するために、筐体内に各構成要素をどのように配置するかという課題が生じる。
また、熱交換型換気装置では、熱交換性能を維持するために風路は発泡材料等の断熱性が高い部材で構成されるが、発泡材料は、金型の構成や材料強度の面から、一般的なプラスチックのインジェクション成型のように、複雑な形状を成型することが困難である。
更に、換気装置としての性能を維持するために、構成要素間での気密性能を維持する必要がある。
そこで、熱交換型換気装置を構成する給気ファン、排気ファン、熱交換素子、フィルタ、風路を切り替えるダンパ等の要素をそれぞれユニット化し、ユニット化された各構成要素を、空気が通るダクトで接続する。
このような構成では、各構成要素がユニット化され、単機能を実現すれば良いので、各構成要素の構成、形状を簡素化できる。また、各構成要素を構成する部品を簡素化できる。
また、各構成要素の構成及び形状を簡素化することで、気密性の確保が必要な部品間、構成要素間の接合箇所の形状が簡素化され、気密性能が確保しやすくなる。例えば、各構成要素に、ダクトが接続される既存のダクトジョイントを設ければ良い。
更に、各構成要素間の接続が簡素化されるため、気密性能が確保しやすくなり、換気効率が向上する。また、各構成要素間の接続が簡素化されるため、現場での各構成要素の接続施工が可能となる。
また、各構成要素は、それぞれが必要とされる性能のみを確保できれば良いため、それぞれのユニットごとに輸送でき、全体として輸送の省スペース化が可能となる。
更に、各構成要素は、それぞれが必要とされる性能のみを確保できれば良く、それぞれの構成要素毎に適切な位置に配置し、各構成要素間をダクトで接続すれば良いので、1箇所に全ての構成要素を設置する必要がなくなり、建物全体の中で設置可能な空きスペースを利用して適宜各構成要素を配置でき、設置スペースの確保が容易である。
また、各構成要素がユニット化されると、顧客は、自身が必要とする機能を実点するための構成要素を購入すれば良い。