JP6385180B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドレン水が残ることを防いだドレンパンを備えた熱交換換気装置に関する。

室内の温度及び湿度の変動が少ない換気を実現するために、熱交換換気装置を天井に取り付け、熱交換を行いながら同時給排気を行う方法がある。

特許文献１には、熱交換素子を有する熱交換ユニットの下側にドレンパンを備え、排水口に向けて傾斜した斜面を有するとともに、開閉自在な点検蓋を備える換気装置が開示されている。

また、内蔵した熱交換器により給気流と排気流との間で空気対空気の熱交換を行う換気装置に加湿エレメントを組み込み、換気とともに加湿雰囲気を形成する加湿機能付換気装置がある。例えば、特許文献２には、外気を取り込み、室内へ供給する給気通路に給気流を形成する給気用送風機の吹出側に加湿エレメントが配置されている。熱交換器を通過した給気流は、給気用送風機に吸い込まれ、加湿エレメントに押し込まれて加湿エレメントにより加湿されて加湿雰囲気の気流となって室内へ供給される。加湿エレメントの下部にはコの字状に形成されたドレンパンが配置されている。ドレンパンには排水穴が設けられており、排水穴にはドレンパイプが挿入され、加湿エレメントからの水漏れ又は結露によるドレン水が通過する。

特許文献３に開示される発明も同様であり、さらにドレン水が排水される排水経路に逆止弁又は水封構造が設けられている。

特開２００６−６４３１６号公報 実開平４−１１３４１号公報 特開平１１−５１４３８号公報

特許文献１に示される構造では、排水口に向かって排水される傾向にはなるが、排水口に向かう途中にある水垂れ防止突起が排水の邪魔になり、排水口に向けて確実な排水ができないことが懸念される。

特許文献２、３に開示される構造では、ドレンパンの底面が平坦であるため、ドレン水を受ける部分よりも排水口が高くなった状態で施工される可能性があり、排水口へ確実に排水されず残水が発生し、残水量が多くなる傾向がある。

ドレンパンにドレン水が残ると、残ったドレン水から析出物が生じることがある。析出物とは、加湿エレメントに供給されている水道水に溶け込んでいるカルシウム又はマグネシウムが、水分の蒸発により析出したものであり、白っぽい塊状であるため、「白粉」と称されている。残ったドレン水及びドレン水から析出した白粉は、送風によって巻き上げられると、給気口から機外へ出てしまう。

特許文献１〜３に示される構造では、ドレンパン上を流れる水路は特定されておらず、ドレンパン全体が流路となりうるため、ドレンパン上を流れるドレン水とドレンパン上を通過する空気流を接触する機会が多い。従って、ドレン水の蒸発によるドレンパン上への析出物の堆積が加速されやすく、空気流が直接当たりやすい場所に堆積するため、送風により空気流で巻き上げられ、結果給気口から機外へ出て行きやすくなってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ドレンパン上でのドレン水の拡散を防ぎ、ドレンパンにドレン水が残らないようにす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、熱交換後の給気流が通る給気風路に設置され、給気流を加湿する加湿エレメントと、加湿エレメントから出るドレン水を受けるドレンパンと、ドレン水をドレンパンから装置外へ排出する排水管路とを有する熱交換換気装置であって、ドレンパンは、排水管路に通じる排水口と、加湿エレメントが載置される一対の台座と、一対の台座の間を通りドレン水を排水口へ導く勾配を備えた排水路とが設けられた底面と、底面の外周を囲む外周壁と、一対の台座の外側に形成された水溜め部とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ドレンパン上でのドレン水の拡散を防ぎ、ドレンパンにドレン水が残らないようにできるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる熱交換換気装置の斜視図 加湿部の斜視図 ドレンパンの斜視図 ドレンパンの断面図 加湿エレメントの二次側の台座の拡大図 断熱処理を施したドレンパンの一例を示す断面図 加湿エレメントの斜視図

以下に、本発明にかかる熱交換換気装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施の形態により本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にかかる熱交換換気装置の斜視図である。図１では、天板及び側板の一部、内蔵部品の一部を透過して示している。熱交換換気装置５０は、加湿機能を備えた加湿機能付熱交換換気装置である。熱交換換気装置５０は、天井裏の空間に取り付けられ、図示を省略するダクトを通じて給排気を行い、室内を換気する。

熱交換換気装置５０は、機能により、全熱交換部５１、加湿部５２及び室内風路部５３の三つの部位に分けることができる。

外装箱５は、天板９及び底板１０と四つの側面とを備える箱型に構成されている。外装箱５の内部は、仕切板５４により全熱交換部５１、加湿部５２及び室内風路部５３の三つの部位に仕切られている。全熱交換部５１の内部には、給気通風路と排気通風路とが形成されている。

給気送風機６は、給気通風路に設置されている。給気通風路は、給気送風機６の運転により室外から室内へ向かう空気流を通す。給気送風機６は、電動機６１と、電動機６１の駆動により回転する羽根部材６２とを、渦巻状に形成された給気用ファンケーシング６３で囲んで構成されている。

排気送風機７は、排気通風路に設置されている。排気通風路は、排気送風機７の運転により室内から室外へ向かう空気流を通す。排気送風機７は、電動機７１と、電動機７１の駆動により回転する羽根部材７２とを、渦巻状に形成された排気用ファンケーシング７３で囲んで構成されている。

熱交換エレメント８は、給気通風路及び排気通風路の途中であって、全熱交換部５１の中央に設置されている。熱交換エレメント８は、給気通風路を通る給気流と排気通風路を通る空気流との間で熱交換を行わせる。熱交換エレメント８は、平板紙上に接着された波板紙による多層構造をなす給気通路と、平板紙上に接着された波板紙による多層構造をなす排気通路とを、給気通路の方向と排気通路の方向とが直交するように複数積層したものである。給気通風路を通る給気流は、熱交換エレメント８の内部では給気通路を通り、排気通風路を通る排気流は、熱交換エレメント８の内部では排気通路を通る。したがって、熱交換エレメント８において、給気通路を通過する給気流と排気通路を通過する排気流との間で熱交換が行われる。

ガイドレール１３は、天板９と底板１０とに設けられている。熱交換エレメント８は、上下のガイドレール１３に沿って、外装箱５において水平方向に出し入れ可能に組み込まれている。メンテナンスカバー１１は、外装箱５の側面のうち熱交換エレメント８の端面に対向する側面に設けられている。なお、以下の説明においては、メンテナンスカバー１１が設置された側面を外装箱５の前面とする。メンテナンスカバー１１を開くことで、外装箱５は熱交換エレメント８を出し入れ可能な状態となる。

外気口１及び排気口２は、外装箱５の一側面に設けられている。給気口３及び還気口４は、外装箱５の側面のうち、外気口１及び排気口２が設けられた側と逆側の面に設けられている。

給気通風路は、外気口１から熱交換エレメント８の給気通路及び給気用ファンケーシング６３を経由して、給気口３に至る。排気通風路は、還気口４から熱交換エレメント８の排気通路及び排気用ファンケーシング７３を経由して、排気口２に至る。給気通風路及び排気通風路は、熱交換換気装置５０内において、給気と排気との混合が生じないように互いに独立して構成されている。

電源ボックス１２は、外装箱５の前面の内側に設けられている。

室内風路部５３は、全熱交換部５１の排気通風路の入口に空気を送る風路であり、加湿部５２よりも後に位置するように形成されている。

排気送風機７を運転することにより、室内の還気Ａは、ダクトを介して還気口４から室内風路部を通じて排気通風路へ吸い込まれる。排気通風路へ吸い込まれた還気Ａは、熱交換エレメント８の排気通路を通過した後、排気Ｂとなって、排気口２からダクトを介して室外へ吹き出される。

給気送風機６を運転することにより、室外の外気Ｃは、ダクトを介して外気口１から給気通風路へ吸い込まれる。給気通風路へ吸い込まれた外気Ｃは、熱交換エレメント８の給気通風路を通過した後、加湿エレメント２３を通過し、給気Ｄとなって、給気口３からダクトを介して室内へ吹き出される。熱交換換気装置５０は、熱交換エレメント８での給気流と排気流との間の熱交換により、排気熱を回収して給気流とともに室内へ送る。これにより、室内の冷暖房負荷を軽減することが可能となる。また、熱交換換気装置５０は加湿機能付きであるため、加湿エレメント２３に熱交換後の空気を通して加湿することで、湿度を高めた状態で室内に空気を送ることが可能である。

図２は、加湿部の斜視図である。加湿部５２は、全熱交換部５１の給気通風路側の出口に隣接して配置される。加湿部５２の内部には、外部水道配管を機器に接続する加湿給水ストレーナ２１、給水を制御する電磁弁２２、換気空気を通すことで加湿を行う加湿エレメント２３、加湿エレメント２３及び電磁弁２２から漏れた水を受けるドレンパン２４並びにドレンパン２４に溜まった水を検知する水検知センサ２５が内蔵される。

加湿給水ストレーナ２１は、外部水道配管と接続する給水口が外装箱５の前面に内側から突出するように加湿部５２に配置されている。電磁弁２２は、加湿給水ストレーナ２１と配管２１ａによって接続されている。配管２１ａの一例を挙げると、銅パイプである。加湿エレメント２３は、ドレンパン２４の中央に並べて設置されており、各々が給水チューブ２８によって電磁弁２２と接続され、給気通路から供給された空気に水分を供給することで加湿を行う。加湿エレメント２３の二次側かつ給気口３の手前にはエリミネータ２７が配置され、空気中に浮遊する不純物が室内へ供給されることを防ぐ。水検知センサ２５は、ドレンパン２４に設定した量の水が溜まったことを検出するセンサであり、設定した量の水がドレンパン２４に溜まったことを検知したら電磁弁２２に信号を送り、電磁弁２２を閉じさせる。

図３は、ドレンパンの斜視図である。図４は、ドレンパンの断面図である。ドレンパン２４は、底面８１と、底面８１の外周を囲む外周壁８２とを備えている。ドレンパン２４は、加湿部５２の底部全体を覆うように配置される。底面８１には、加湿エレメント２３が載置される台座２４１，２４２がリブ状の突起によって形成されている。台座２４１，２４２の上面には、段差部２４１ａ，２４２ａが形成されており、段差部２４１ａ，２４２ａよりも下の段は加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂとなっている。段差部２４１ａと段差部２４２ａとの間隔は、加湿エレメント２３の幅と同じ幅となっており、加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂに載置された加湿エレメント２３は横方向の位置決めがなされ、かつ横ずれが防止される。従って、段差部２４１ａ，２４２ａは、加湿エレメント２３の位置を決め、横ずれを防止することのできる高さを備えている。さらに、台座２４２の上面には、段差部２４２ｃが設けられており、段差部２４２ａと段差部２４２ｃとの間はエリミネータ座面２４２ｄとなっている。段差部２４２ａと段差部２４２ｃとの間隔は、エリミネータ２７の幅と同じ幅になっており、エリミネータ座面２４２ｄに載置されたエリミネータ２７は横方向の位置決めがなされ、かつ横ずれが防止される。従って、段差部２４２ｃは、エリミネータ２７の位置を決め、横ずれを防止する高さを備えている。底面８１に形成されている排水口２４４は、排水管路であるドレンパイプ２６に通じている。

底面８１の台座２４１，２４２で挟まれた部分は、台座２４１，２４２の間を通ってドレン水を排水口２４４へ導く排水路２４３となっている。排水路２４３に対して加湿エレメント２３の排水部２３１は向き合っている。加湿エレメント２３は、排水部２３１の端部よりも外側に加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂの端が位置するように配置される。図５は、加湿エレメントの二次側の台座の拡大図である。図５に示す例においては、排水部２３１の端２３１ａと加湿エレメント座面２４２ｂの端２４２ｅとの距離Ｅは、Ｅ＞０とされている。排水部２３１の端部よりも外側に加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂの端が位置することにより、加湿エレメント２３からの排水は、確実にドレンパン２４の排水路２４３へ排水される。

ドレンパン２４の台座２４１，２４２と外周壁８２との間の部分は、ドレンパイプ２６からドレン水が溢れた場合に、溢れたドレン水を溜める水溜め部２４８となっている。前述の水検知センサ２５は、水溜め部２４８の水位が設定した水位になった場合に、設定した量の水がドレンパン２４に溜まったことを検出する。

ドレンパン２４の排水口２４４付近には、段差２４５ａ，２４５ｂが設けられており、水溜め部２４８及び排水路２４３よりも低い位置に排水口２４４が位置している。従って、負圧の影響によってドレン水が逆流して溢れても、段差２４５ａ，２４５ｂでドレン水がせき止められる。よって、ドレンパイプ２６から溢れたドレン水はドレンパン２４全体に拡散しにくくなっている。

ドレンパン２４は、水溜め部２４８と、加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂ及びエリミネータ座面２４２ｄと、排水路２４３とに、排水口２４４に向かう下り勾配が設けられている。一例を挙げると、勾配は、施工指示角度１°に施工ばらつき０．５°を加えた１．５°よりも大きい角度を有する。これにより、ドレンパン２４に製造上のばらつきが生じても、排水口２４４に向かう下り勾配が無くなってしまうことは防止される。図３には、排水口２４４に向かう下り勾配を矢印で便宜的に示している。

ドレンパン２４は、水溜め部２４８と、加湿エレメント座面２４１ｂ，２４２ｂ及びエリミネータ座面２４２ｄと、ドレン水が排水される排水路２４３とに勾配を持たせているため、単体でも傾かずに外装箱５内に載置できるように、ドレンパン２４には脚２４６を設けている。図３に例示した構造では、ドレンパン２４の手前側の左右の２箇所に脚２４６を設けている。なお、ドレンパン２４の奥側の左右２箇所又は左右の片方１箇所のみに脚を設けるようにしても良い。

ドレンパン２４に設けた脚２４６は、ドレンパン２４の内側から見ると凹部となる。したがって、脚２４６を形成する凹部の回りを凸部２４７で堤状に囲み、脚２４６に水が浸入しないようにしている。なお、凸部２４７の上面高さは、水検知センサ２５が反応する高さとすることで、上記水が浸入しない構造とする。

ドレンパン２４の下部は、常時ドレン水が触れるため、ドレン水が室温と比べて低温となる場合、結露の発生を防止するために断熱処理が必要となる。断熱処理が必要となる場合、ドレンパン２４を製造する際の材質は、スチロールのような断熱性を有する材料を用いる必要があるが、スチロールは水を通すため、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂のような水を通さない防水勢材料と断熱性材料とを組み合わせて用いる必要がある。特許文献１〜３に挙げたような従前の構造では、ドレン水の流路が特定されないため、ドレンパン全体を断熱性材料と防水性材料とを組み合わせた材料で形成しなければならず、構造が複雑にならざるを得ない。本実施の形態では、ドレン水が触れる箇所だけ断熱処理を行えば良く、ドレンパン２４全体に断熱処理を施す必要はない。図６は、断熱処理を施したドレンパンの一例を示す断面図である。排水路２４３の部分にのみドレン水が流れるため、排水路２４３の部分の下面にのみ断熱材３０を設置している。ここでは、排水路２４３の底に相当する部分は、外装箱５の底板１０と接する可能性があるため断熱材３０を設置しているが、排水路２４３の側壁に相当する部分は、他の部材と接することがないため、断熱材３０は設置していない。排水路２４３の部分下面にのみ断熱材３０を設置することにより、ドレンパン２４全体の材料を断熱性の高いものにする必要はなく、ドレンパン２４へ貼り付ける断熱材３０の量も低減することができる。

図７は、加湿エレメントの斜視図である。加湿エレメント２３は、保水性と吸水性とを有する多孔質部材からなり、被加湿空気の流れ方向に対して平行な方向に配置された複数の平板状の加湿体４１と、複数の加湿体を収納する加湿体収納部４２１、水が注入される給水口４２２、加湿体４１の上方に設けられ給水口４２２からの水を貯める貯水部４２３及び複数の加湿体４１の下方から排水を集める排水部２３１が形成されたケーシング４２と、ケーシング４２の貯水部４２３と複数の加湿体４１との双方に接触する含水性のシート状の部材であり、貯水部４２３から複数の加湿体４１へ水を供給する拡散部材４３とを備える。各加湿体４１には、一方の面側を凸面とし他方の面側を凹面とすることによって一方の面側に凸となった複数の凸部が形成されている。凸部は、複数の加湿体４１のうち隣り合う加湿体４１同士で位置が相違しており、一方の加湿体４１の凹面に他方の加湿体４１の凸面が入り込まないようになっている。従って、加湿体４１同士の間には凸部の高さ分の間隔が確保されている。

加湿エレメント２３は、複数積層した加湿体４１の上方に給水管からの水を加湿体へ注入する給水口４２２があり、また加湿体４１の下方には加湿体４１からの水を受けて排水するための排水部２３１がある。従って、水は給水口４２２から加湿体４１に広がっていき、加湿体４１間の隙間を流れる空気を加湿し、過剰な水が下部の排水部２３１から流れ出ていく。

上記構造によれば、加湿エレメント２３から出るドレン水は、ドレンパン２４の上では、加湿エレメント２３の下面に沿って排水口２４４へと直線状に延びる排水路２４３を流れるため、障害物によって流れが阻害されることはなく、ドレンパン２４上で停滞してしまうことはない。

また、排水路２４３が加湿エレメント２３の下方にあり、加湿エレメント２３で蓋をされて閉ざされた空間に存在するため、排水路２４３を流れるドレン水と送風による空気流とが接触する機会がない。よって、排水路２４３を流れるドレン水が空気流によって乾燥されることはない。また、排水路２４３において自然蒸発の繰り返しで析出物が堆積しても、空気流が直接当たらないため、送風によって析出物が空気流で巻き上げられて、給気口３から機外へ出て行くことはない。

なお、上記の説明においては、ドレンパン２４に設けた台座２４１，２４２同士の間を排水路２４３としたが、ドレンパン２４に溝状に凹部を設けて排水路２４３を形成することも可能である。また、上記の説明においては、加湿エレメント２３の下面に設けられた排水部２３１から加湿エレメント２３の外に水が排出される構成を例とした。しかし、加湿エレメント２３の側面に排水部を設け、加湿エレメント２３の側面の側面から加湿エレメント２３の外へ排出された水が、加湿エレメント２３の外郭を伝ってドレンパン２４の排水路２４３に流れ込むようにしても良い。

実施の形態に係る熱交換換気装置においては、ドレンパンは、ドレンパイプに通じる排水口と、加湿エレメントが載置される一対の台座と、一対の台座同士の間を通りドレン水を排水口へ導く勾配を備えた排水路とが設けられた底面と、底面の外周を囲む外周壁とを備え、一対の台座と外周壁との間に、排水管路から溢れたドレン水を溜める水溜め部が形成されている。すなわち、ドレン水を溜める水溜め部と、ドレン水を排水口へ導く排水路とが区別されている。従って、ドレンパン内でのドレン水の拡散を防ぎ、ドレンパンにドレン水が残らないようにすることができる。また、排水路は排水口に向かって下がる勾配が設けられているため、ドレン水が排水路に滞留しにくい。

１ 外気口、２ 排気口、３ 給気口、４ 還気口、５ 外装箱、６ 給気送風機、７ 排気送風機、８ 熱交換エレメント、９ 天板、１０ 底板、１１ メンテナンスカバー、１２ 電源ボックス、１３ ガイドレール、２１ 加湿給水ストレーナ、２１ａ 配管、２２ 電磁弁、２３ 加湿エレメント、２４ ドレンパン、２５ 水検知センサ、２６ ドレンパイプ、２７ エリミネータ、２８ 給水チューブ、３０ 断熱材、４１ 加湿体、４２ ケーシング、４３ 拡散部材、５０ 熱交換換気装置、５１ 全熱交換部、５２ 加湿部、５３ 室内風路部、５４ 仕切板、６１，７１ 電動機、６２，７２ 羽根部材、６３ 給気用ファンケーシング、７３ 排気用ファンケーシング、８１ 底面、８２ 外周壁、２３１ 排水部、２３１ａ，２４２ｅ 端、２４１，２４２ 台座、２４１ａ，２４２ａ，２４２ｃ 段差部、２４１ｂ，２４２ｂ 加湿エレメント座面、２４２ｄ エリミネータ座面、２４３ 排水路、２４４ 排水口、２４５ａ，２４５ｂ 段差、２４６ 脚、２４７ 凸部、２４８ 水溜め部、４２１ 加湿体収納部、４２２ 給水口、４２３ 貯水部。

Claims (3)

1. 熱交換後の給気流が通る給気風路に設置され、前記給気流を加湿する加湿エレメントと、該加湿エレメントから出るドレン水を受けるドレンパンと、前記ドレン水を前記ドレンパンから装置外へ排出する排水管路とを有する熱交換換気装置であって、
   前記ドレンパンは、前記排水管路に通じる排水口と、前記加湿エレメントが載置される一対の台座と、該一対の台座の間を通り前記ドレン水を前記排水口へ導く勾配を備えた排水路とが設けられた底面と、該底面の外周を囲む外周壁と、前記一対の台座の外側に形成された水溜め部とを有し、
   前記排水路は、前記ドレンパン上に直線状に形成されており、
   前記一対の台座は、前記排水路を挟む一対のリブ状の突起であり、
   前記排水路は、前記一対のリブ状の突起と、前記加湿エレメントとで囲まれており、
   前記一対の台座の上面には、前記加湿エレメントの幅と同じ間隔で段差部が形成されており、
   前記一対の台座の上面であって前記段差部の下段側に位置する加湿エレメント座面には、前記排水口に向かう下り勾配が設けられていることを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記ドレンパンは、前記排水口が形成された部分を前記水溜め部よりも低くする段差を備えることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記ドレンパンは、前記排水路が形成された部分の下面に断熱材が設置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換換気装置。