JP6377270B2 - 熱交換型換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、給気流と排気流との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置に関する。

従来、給気経路と排気経路とが内部に形成された本体と、本体の内部に設けられた熱交換器とを備えて、給気経路を流通する空気と排気経路を流通する空気との間で熱交換を行いながら換気を行う熱交換型換気装置が用いられている。特許文献１には、給気経路に給気用送風機が設けられ、排気経路に排気用送風機が設けられている。

特開昭６２−０１９６３４号公報

特許文献１に開示された熱交換型換気装置では、給気用送風機と排気用送風機とが上下に並べて配置されているため、高さ方向に装置が大型化してしまう問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高さ方向への小型化が図られた熱交換型換気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、室外空気を吸込む室外吸込部と室外空気を吹出す室内吹出部を設けた給気経路と、室内空気を吸込む室内吸込部と室内空気を排出する室外吹出部を設けた排気経路とが内部に形成された本体と、シート状かつ多角形形状を呈する複数の仕切部材が間隔を空けて積層され、給気経路を流通する空気と排気経路を流通する空気との間で熱交換させる熱交換器と、給気経路内であって熱交換器を挟んだ一方側に設けられた給気用送風機と、排気経路内であって熱交換器を挟んだ一方側に設けられた排気用送風機と、を備え、給気用送風機と排気用送風機とは、吸込口が互いに反対となる方向に向けられ、吹出口が互いに同じ方向に向けられ、仕切部材の積層方向に沿って並べて配置されることを特徴とする。

本発明にかかる熱交換型換気装置は、高さ方向への小型化を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を天面側から見た分解斜視図 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を底面側から見た分解斜視図 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置の平面図 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を側方から見た断面図 実施の形態１における熱交換器の斜視図 実施の形態１における熱交換器の分解斜視図 実施の形態１における熱交換器の角部部分を拡大した部分拡大断面図 給気フィルターが備える給気フィルター枠および排気フィルターが備える排気フィルター枠の斜視図 給気フィルター枠の部分拡大斜視図 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置において、筐体に収容された熱交換器の角部部分を拡大した部分拡大断面図 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置において、筐体に収容された熱交換器の角部部分を拡大した部分拡大断面図

以下に、本発明の実施の形態にかかる熱交換型換気装置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にかかる熱交換型換気装置を天面側から見た分解斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を底面側から見た分解斜視図である。図３は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置の平面図である。図４は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置を側方から見た断面図である。

本実施の形態にかかる熱交換型換気装置１００は、本体である筐体１、熱交換器２、給気用送風機３、排気用送風機４、給気フィルター５、排気フィルター６、を備える。筐体１には、室外側吸込部７ａ、室内側吸込部８ａ、室内側吹出部７ｂ、室外側吹出部８ｂが形成されている。筐体１の内部には、室外側吸込部７ａと室内側吹出部７ｂとを結ぶ給気経路が形成される。また、筐体１の内部には、室内側吸込部８ａと室外側吹出部８ｂとを結ぶ排気経路が形成される。

給気用送風機３は、給気経路に設けられる。給気用送風機３は、室外側吸込部７ａから給気経路の内部に取り込んだ室外空気（給気）を、室内側吹出部７ｂから吹き出させる給気流を発生させる。

排気用送風機４は、排気経路に設けられる。排気用送風機４は、室内側吸込部８ａから排気経路の内部に取り込んだ室内空気（排気）を、室外側吹出部８ｂから吹き出させる排気流を発生させる。

熱交換器２は、筐体１内の給気経路と排気経路との交差部分に設けられて、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる。このように、熱交換型換気装置１００は、給気流と排気流との間で熱交換させながら換気を行う換気装置である。

筐体１は、上板９と、上板９と対向する底板１０と、上板９と底板１０との間を塞ぐ４枚の側板１５〜１８の６面で構成される。側板１５には、室外側吸込部７ａと室内側吸込部８ａが設けられている。側板１５と対向する側板１７には、室内側吹出部７ｂと室外側吹出部８ｂが設けられている。この場合、室外側吸込部７ａから熱交換器２、給気用送風機３を通る経路が給気経路Ａ−Ａ’となり、室内側吸込部８ａから熱交換器２、排気用送風機４を通る経路が排気経路Ｂ−Ｂ’となる。

制御回路１４は、側板１８に取り付けられる。また、側板１８には、室内側吸込部８ａに加えて、排気経路Ｂ−Ｂ’への空気の取込口として利用できる開口１８ａと開口１８ｂとが形成される。開口１８ａは、熱交換器２よりも上流につながっており、開口１８ａから取り込まれた空気は熱交換器２を通して排気される。開口１８ｂは、熱交換器２よりも下流につながっており、開口１８ｂから取り込まれた空気は熱交換器２を通さずに排気される。熱交換器２を通さずに排気することで、熱交換は行われないものの、熱交換器２の通過に必要な圧力損失を軽減することができる。これにより、排気用送風機４の負荷を低減させ、消費電力の低減を図ることができる。側板１８と対向する側板１６には、差し込み口である開口１６ａ，１６ｂが形成されている。給気フィルター５および排気フィルター６が、開口１６ａ，１６ｂを通して筐体１の内部に差し込み可能となっている。給気フィルター５および排気フィルター６の両フィルターを側板１６の一方向側からメンテナンスできるため、清掃性の向上を図ることができる。

図５は、実施の形態１における熱交換器２の斜視図である。図６は、実施の形態１における熱交換器２の分解斜視図である。図７は、実施の形態１における熱交換器２の角部部分を拡大した部分拡大断面図である。

熱交換器２は、熱交換素子２１、枠材２２、端面部材２３を備える。熱交換素子２１は、例えば、シート状かつ多角形形状を呈する紙製の仕切部材２１ａと波形を呈する紙製の間隔保持部材２１ｂを交互に積層して形成される。本実施の形態では、仕切部材２１ａの積層方向に沿って見て、仕切部材２１ａおよび間隔保持部材２１ｂが方形形状を呈しており、これらが積層された熱交換素子２１は、直方体形状を呈する。なお、以下の説明において、仕切部材２１ａの積層方向を、単に積層方向という。

間隔保持部材２１ｂによって間隔があけられた仕切部材２１ａ同士の間の空間が、空気が通過可能な流路となる。仕切部材２１ａを挟んで一方側の流路に給気流を通過させ、他方側の流路に排気流を通過させることで、仕切部材２１ａを介して給気流と排気流との間で全熱交換、顕熱交換、または潜熱交換可能な熱交換素子２１となる。なお、仕切部材２１ａと間隔保持部材２１ｂに紙を使用することで材料コストを抑えることが可能となる。また、熱交換を実施した際に発生する結露水が、紙製の仕切部材２１ａと紙製の間隔保持部材２１ｂに保水されることで、結氷による流路の閉塞を減らすことが可能となる。熱交換素子２１の各辺のうち、積層方向に沿って延びる辺が、枠材２２に覆われている。

枠材２２は、熱交換素子２１の各辺のうち、積層方向に沿って延びる辺を覆う。図５および図７に示すように、枠材２２は、断面Ｌ字型形状を呈して、熱交換素子２１の各辺から延びる２つの側面に対向する。枠材２２のうち熱交換素子２１と対向する面の反対面には、積層方向に沿って延びる外側突起５２が形成されている。

また、枠材２２のうち、熱交換素子２１と対向する面には、積層方向に沿って延びる内側突起５３，５４が形成されている。内側突起５３と内側突起５４とは、枠材２２のうち熱交換素子２１の１つの面と対向する面に、積層方向と垂直な方向に間隔を空けて形成されている。枠材２２は、熱交換素子２１の２つの面と対向しているので、内側突起５３と内側突起５４は、２本ずつ枠材２２に形成される。内側突起５３，５４は、熱交換素子２１の側面に当接、または熱交換素子２１の側面に食い込む。

図６に示すように、端面部材２３は、積層方向における熱交換素子２１の端面を覆う。端面部材２３は、熱交換素子２１からの端面側への空気の漏れを防ぐための気密性を有する弾性体である。端面部材２３を、厚さを持つ気密用パッキンとすることで、熱交換器２が収縮した場合にも空気の漏れを防ぎやすくなる。

図１〜図４に戻って、底板１０の内面側にはドレンパン１１を備え、ドレンパン１１はドレン口１２を有している。ドレンパン１１は、室外側吸込部７ａから取り入れた空気に含有される湿気が熱交換器２などで凝縮した際に、保水するための給気側ドレンパン１９を備える。また、ドレンパン１１は、室内側吸込部８ａから取り入れた空気が室外側吸込部７ａから取り入れた空気と熱交換器２で熱交換した際に発生する結露水などを保水するために、排気側ドレンパン２０を備える。排気側ドレンパン２０はドレン口１２と連通しており、ドレン水を排水することができる。また、給気側ドレンパン１９での保水量が多い場合、排気側ドレンパン２０へ流すための水路を設けることも可能である。

熱交換器２は、ドレンパン１１を取り外すことで形成される開口を通して筐体１の内部に差し込まれる。熱交換器２は、積層方向に沿って延びる１つの辺と、その辺の対角にある辺とが、鉛直方向に並ぶ姿勢で筐体１内に配置される。このような姿勢で熱交換器２を配置することで、熱交換器２の熱交換面積を有効に活用でき、温度交換効率の向上を図ることができる。

筐体１の内部には、熱交換器２を支持する支持凹部２５ａ〜２５ｄが形成されている。支持凹部２５ａ〜２５ｄは、筐体１内での仕切部材２１ａの積層方向に沿って延びる溝である。

給気用送風機３と、排気用送風機４は、熱交換器２を挟んだ一方側に配置されている。また、給気用送風機３と、排気用送風機４が配置された位置は、各経路における熱交換器２の下流側となっている。給気用送風機３と排気用送風機４とは、吸込口３ａ，４ａが互いに反対となる方向に向けられ、吹出口３ｂ，４ｂが互いに同じ方向に向けられ、筐体１内での仕切部材２１ａの積層方向に沿って並べて配置される。この配置によって、筐体１の高さ方向への小型化を図ることができる。

図８は、給気フィルター５が備える給気フィルター枠５ａおよび排気フィルター６が備える排気フィルター枠６ａの斜視図である。給気フィルター５および排気フィルター６は、不織布などで形成されたフィルターを保持する給気フィルター枠５ａおよび排気フィルター枠６ａを備える。図９は、給気フィルター枠５ａの部分拡大斜視図である。図１０は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００において、筐体１に収容された熱交換器２の角部部分を拡大した部分拡大断面図である。

給気フィルター５は、筐体１に形成された開口１６ｂから筐体１の内部に差し込まれて、熱交換器２の給気経路の上流側となる面に当接される。また、排気フィルター６は、筐体１に形成された開口１６ａから筐体１の内部に差し込まれて、熱交換器２の排気経路の上流側となる面に当接される。

筐体１の内部には、給気フィルター５および排気フィルター６を支持するリブ枠体１３が形成されている。給気フィルター枠５ａのうち、リブ枠体１３と対向する対向面５ｂには、積層方向に沿って延びる枠突起５ｃが形成されている。また、排気フィルター枠６ａのうち、リブ枠体１３と対向する対向面６ｂには、積層方向に沿って延びる枠突起６ｃが形成されている。

支持凹部２５ａは、リブ枠体１３に形成されている。支持凹部２５ａには、熱交換器２の枠材２２に形成された外側突起５２が嵌まる。支持凹部２５ａに外側突起５２が嵌まることで、筐体１内での熱交換器２の位置決めがなされる。図１０に示すように、支持凹部２５ａと外側突起５２との間に、シール材５６を挟み込んでもよい。

リブ枠体１３には、支持凹部２５ａを挟んで、積層方向に沿って延びるフィルター枠用案内凹部１３ａ，１３ｂが形成されている。図１０に示すように、フィルター枠用案内凹部１３ａ，１３ｂには、給気フィルター枠５ａに形成された枠突起５ｃおよび排気フィルター枠６ａに形成された枠突起６ｃが嵌まる。フィルター枠用案内凹部１３ａ，１３ｂに枠突起５ｃ，６ｃを嵌めて、給気フィルター５および排気フィルター６をスライドさせることで、給気フィルター５および排気フィルター６の積層方向への差し込みおよび抜き取りが案内される。これにより、給気フィルター５および排気フィルター６の安定した挿抜が可能となる。また、フィルター枠用案内凹部１３ａ，１３ｂに枠突起５ｃ，６ｃが嵌まることで、筐体１内での給気フィルター５および排気フィルター６の位置決めがなされる。

図８および図９に示すように、給気フィルター枠５ａと排気フィルター枠６ａは、筐体１の側板１６との気密を取るための給気フィルター気密面部５ｄと排気フィルター気密面部６ｄが設けられている。図８および図９に示すように、さらに気密性を向上させるために給気フィルター気密面部５ｄには、リブ状の突起５ｅが形成され、排気フィルター気密面部６ｄには、突起６ｅが形成されている。また、図１に示すように、各フィルター５，６を挿抜する際に持ち手となる給気フィルター取っ手５ｆと排気フィルター取っ手６ｆが設けられている。

側板１６に形成された開口１６ｂは、筐体１内へ溜る虫および埃を清掃できるように開口部が拡大されている。図１に示すように、給気フィルター気密面部５ｄは、開口１６ｂの形状に合うように台形形状とされている。

図１１は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００において、筐体１に収容された熱交換器２の角部部分を拡大した部分拡大断面図である。図１１では、筐体１内において、給気用送風機３および排気用送風機４側となる熱交換器２の角部部分が拡大して示されている。支持凹部２５ｂは、給気用送風機３および排気用送風機４のケーシングに形成されている。支持凹部２５ｂには、熱交換器２の枠材２２に形成された外側突起５２が嵌まる。支持凹部２５ｂに外側突起５２が嵌まることで、筐体１内での熱交換器２の位置決めがなされる。図１１に示すように、支持凹部２５ｂと外側突起５２との間に、シール材５６を挟み込んでもよい。また、給気用送風機３および排気用送風機４と熱交換器２との間に仕切壁が設けられている場合には、その仕切壁に支持凹部２５ｂが形成されていてもよい。

詳細な図示は省略するが、支持凹部２５ｃは、筐体１内において、熱交換器２の上板９側、例えば上板９に形成される。また、支持凹部２５ｄは、筐体１内において、熱交換器２の底板１０側、例えばドレンパン１１に形成される。上述した支持凹部２５ａ，２５ｂと同様に、支持凹部２５ｃ，２５ｄに枠材２２の外側突起５２が嵌まる。また、支持凹部２５ｃ，２５ｄと外側突起５２との間にシール材５６を挟み込んでもよい。

以上説明した熱交換型換気装置１００によれば、枠材２２に形成された内側突起５３，５４が、熱交換素子２１と線接触するため、枠材２２と熱交換素子２１とが面接触する場合に比べて、隙間が生じにくく、気密性の向上を図ることができる。また、枠材２２と熱交換素子２１との隙間にシール材５７を挟み込むことで、さらなる気密性の向上を図ることができる。

また、内側突起５３，５４は、シール材５７を塗布する際の塗布領域の目印として利用できる。また、内側突起５３，５４は、シール材５７が、枠材２２と熱交換素子２１との隙間から漏れるのを防ぐ壁として利用できる。特に、内側突起５３よりも枠材２２の端部側に設けられた内側突起５４が、シール材５７の漏れを防ぐ壁として機能しやすい。内側突起５４を、枠材２２の端部に端部側突起として形成することで、漏れを防ぐ壁として、より確実に機能させることができる。なお、枠材２２のうち、熱交換素子２１の１つの面と対向する面に形成される内側突起の数は、１本であってもよいし、３本以上であってもよい。

また、支持凹部２５ａ〜２５ｄに枠材２２の外側突起５２が嵌まる印籠構造によって、熱交換器２と筐体１との気密性の向上を図ることができる。また、経年劣化によって熱交換器２が収縮した場合にも、外側突起５２が支持凹部２５ａ〜２５ｄに嵌っていれば、熱交換器２と筐体１との気密性が確保される。すなわち、熱交換器２が収縮した場合であっても、気密性が確保されやすくなる。また、製造誤差によって熱交換器２の寸法にばらつきがあっても、外側突起５２が支持凹部２５ａ〜２５ｄに嵌る程度のばらつきであれば、熱交換器２と筐体１との気密性が確保される。また、外側突起５２が支持凹部２５ａ〜２５ｄとの間にシール材５６を設けることで、熱交換器２が収縮した場合に、より確実に気密性が確保されるようになる。また、支持凹部２５ａ〜２５ｄに外側突起５２が嵌まる深さが大きければ大きいほど、熱交換器２のより大きな収縮量に対して気密性の確保を図ることができる。

また、外側突起５２が支持凹部２５ａ〜２５ｄに嵌っていれば、熱交換器２が収縮した場合であっても、筐体１内での熱交換器２の位置ずれおよび落下を防ぐことができる。また、枠材２２によって熱交換器２が補強されるため、製品寿命の長期化を図ることができる。

また、給気フィルター枠５ａに形成された枠突起５ｃおよび排気フィルター枠６ａに形成された枠突起６ｃが、フィルター枠用案内凹部１３ａ，１３ｂに嵌ることで、印籠構造によって給気フィルター枠５ａおよび排気フィルター枠６ａと筐体１との気密性の向上を図ることができる。これにより、給気フィルター５および排気フィルター６を通過せずに給気経路および排気経路を空気が通過することを防ぐことができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 筐体（本体）、２ 熱交換器、３ 給気用送風機、４ 排気用送風機、５ 給気フィルター、５ａ 給気フィルター枠、５ｂ 対向面、５ｃ 枠突起、５ｄ 給気フィルター気密面部、５ｅ 突起、５ｆ 給気フィルター取っ手、６ 排気フィルター、６ａ 排気フィルター枠、６ｂ 対向面、６ｃ 枠突起、６ｄ 排気フィルター気密面部、６ｅ 突起、６ｆ 排気フィルター取っ手、７ａ 室外側吸込部、７ｂ 室内側吹出部、８ａ 室内側吸込部、８ｂ 室外側吹出部、９ 上板、１０ 底板、１１ ドレンパン、１３ リブ枠体、１３ａ，１３ｂ フィルター枠用案内凹部、１５〜１８ 側板、１６ａ，１６ｂ 開口（差し込み口）、１９ 給気側ドレンパン、２０ 排気側ドレンパン、２１ 熱交換素子、２１ａ 仕切部材、２１ｂ 間隔保持部材、２２ 枠材、２３ 端面部材、２５ａ〜２５ｄ 支持凹部、５２ 外側突起、５３，５４ 内側突起、５６，５７ シール材、１００ 熱交換型換気装置。

Claims (3)

1. 室外空気を吸込む室外吸込部と室外空気を吹出す室内吹出部を設けた給気経路と、室内空気を吸込む室内吸込部と室内空気を排出する室外吹出部を設けた排気経路とが内部に形成された本体と、
   シート状かつ多角形形状を呈する複数の仕切部材が間隔を空けて積層され、前記給気経路を流通する空気と前記排気経路を流通する空気との間で熱交換させる熱交換器と、
   前記給気経路内であって前記熱交換器を挟んだ一方側に設けられた給気用送風機と、
   前記排気経路内であって前記熱交換器を挟んだ一方側に設けられた排気用送風機と、
   前記給気経路内において、前記熱交換器の上流側に設けられる給気フィルターと、
   前記排気経路内において、前記熱交換器の上流側に設けられる排気フィルターと、
   を備え、
   前記給気フィルターおよび前記排気フィルターのそれぞれには、前記本体のうち前記仕切部材の積層方向と垂直な側板に対向する気密面が形成され、
   前記側板には、前記給気フィルターを挿抜可能な開口と前記排気フィルターを挿抜可能な開口とが形成され、
   前記給気用送風機と前記排気用送風機とは、吸込口が互いに反対となる方向に向けられ、吹出口が互いに同じ方向に向けられ、前記積層方向に沿って並べて配置されることを特徴とする熱交換型換気装置。
2. 前記本体の内部には前記給気フィルターおよび前記排気フィルターを支持するリブ枠体が形成され、
   前記給気フィルターおよび前記排気フィルターのうち前記リブ枠体と対向する対向面には、前記積層方向に沿って延びる枠突起が形成され、
   前記リブ枠体には、前記枠突起が嵌まる凹部が形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換型換気装置。
3. 前記気密面のうち、前記側板と対向する面には取っ手が形成され、前記側板と対向する面の反対面には突起が形成されることを特徴とする請求項２に記載の熱交換型換気装置。