JP6426353B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、熱交換換気装置に関する。

従来、室内の空気を室外に排気するための排気風路と、室外の空気を室内に給気するための給気風路とを備え、排気風路を流れる排気流と給気風路を流れる給気流とを熱交換素子に通過させることで、気流間での熱交換を行いながら換気を行う熱交換換気装置がある。

このような熱交換換気装置として、例えば、排気風路に対して熱交換素子を迂回するバイパス風路を設けたものが、特許文献１に開示されている。バイパス風路との分岐部分に風路を切り替えるダンパーを設けることで、排気流に熱交換素子を通過させるかバイパス風路を通過させるかを切り替えて、熱交換を行う熱交換換気と熱交換を行わない普通換気を切り替えることができるようにしている。

特開２００９−２５０４５１号公報

しかしながら、上記従来の熱交換換気装置では、すべての排気流を一括して熱交換素子に通過させるか、バイパス風路に通過させるため、一部の排気流だけをバイパス風路に迂回させることが難しかった。そのため、排気流に湿度の高い空気が含まれる場合には、耐湿性の熱交換素子を用いる必要があり、製造コストの上昇や熱交換効率の低下を招くおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、排気流の一部に熱交換素子を迂回させることができ、製造コストの抑制や熱交換効率の向上を図ることのできる熱交換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、第１の室内側吸込口、室外側吹出口、室外側吸込口および室内側吹出口が壁面に形成された箱体形状を呈し、第１の室内側吸込口と室外側吹出口とを結ぶ熱交換排気風路と、室外側吸込口と室内側吹出口とを結ぶ熱交換給気風路と、が内部に形成されたケーシングと、熱交換排気風路と熱交換給気風路とが交差する交差部に配置され、熱交換排気風路を流れる排気流と熱交換給気風路を流れる給気流との間で熱交換させる熱交換素子と、熱交換排気風路における熱交換素子の下流側に設けられて、室外側吹出口から空気を吹き出させる排気送風機と、を備え、ケーシングの内部には、熱交換素子と排気送風機との間で、熱交換素子を通過せずに熱交換排気風路に合流する直接排気風路が形成され、直接排気風路を囲む壁面には、第２の室内側吸込口が形成され、熱交換排気風路と直接排気風路との合流部分に設けられて、熱交換排気風路と直接排気風路の開度を調節するダンパーをさらに備えることを特徴とする。

本発明によれば、第２の室内側吸込口を通すことで、排気流の一部に熱交換素子を迂回させることができ、製造コストの抑制や熱交換効率の向上を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換換気装置の平面図である。 図２は、図１に示す熱交換換気装置の底面図である。 図３は、図１に示す熱交換換気装置の正面図である。 図４は、図１に示す熱交換換気装置の背面図である。 図５は、図１に示す熱交換換気装置の左側面図である。 図６は、図１に示す熱交換換気装置の右側面図である。 図７は、図１に示す熱交換換気装置のケーシングの内部構成を概略的に示す平面図である。 図８は、図１に示す熱交換換気装置において、第１の室内側吸込口からの排気量を大きくした状態を示す正面断面図である。 図９は、図１に示す熱交換換気装置において、第２の室内側吸込口からの排気量を大きくした状態を示す正面断面図である。 図１０は、図１に示す熱交換換気装置の風路構成を模式的に示す図である。 図１１は、図１に示す熱交換換気装置を底面側から見た斜視図であって、フィルタを取り外した状態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる熱交換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にかかる熱交換換気装置の平面図である。図２は、図１に示す熱交換換気装置の底面図である。図３は、図１に示す熱交換換気装置の正面図である。図４は、図１に示す熱交換換気装置の背面図である。図５は、図１に示す熱交換換気装置の左側面図である。図６は、図１に示す熱交換換気装置の右側面図である。図７は、図１に示す熱交換換気装置のケーシングの内部構成を概略的に示す平面図である。

図８は、図１に示す熱交換換気装置において、第１の室内側吸込口からの排気量を大きくした状態を示す正面断面図である。図９は、図１に示す熱交換換気装置において、第２の室内側吸込口からの排気量を大きくした状態を示す正面断面図である。図１０は、図１に示す熱交換換気装置の風路構成を模式的に示す図である。

熱交換換気装置１は、ケーシング２、熱交換素子３、排気送風機４、給気送風機５、排気側フィルタユニット９、給気側フィルタユニット１０を備える。熱交換換気装置１は、一般的に建物の天井内に設置されて、室内空気と室外空気の間で熱交換させながら換気を行う。

ケーシング２は、直方体形状を呈する。以下の説明において、熱交換換気装置１の設置姿勢に基づいて、上方側の面を天面（壁面）２ａとし、下方側の面を底面（壁面）２ｂとし、それ以外の面を側面（壁面）２ｃとする。ケーシング２の側面２ｃには、第１の室内側吸込口２１、室外側吹出口２２、第２の室内側吸込口２３、室外側吸込口２４、室内側吹出口２５が開口として形成され、ダクト（図示せず）が接続可能とされている。

図１０で模式的に示した図のように、ケーシング２の内部には、第１の室内側吸込口２１と室外側吹出口２２とを結ぶ熱交換排気風路２６が形成されている。また、ケーシング２の内部には、室外側吸込口２４と室内側吹出口２５とを結ぶ熱交換給気風路２７が形成されている。

熱交換素子３は、熱交換排気風路２６と熱交換給気風路２７とが交差する交差部に配置される。熱交換素子３は、立方体形状を呈している。熱交換素子３には、立方体の一面を排気流入口３ａとし、それと対向する面を排気流出口３ｂとして、熱交換排気風路２６を流れる排気流を通過させる排気通路３１と、排気流入口３ａとなる一面と隣接する面を給気流入口３ｃとし、それと対向する面を給気流出口３ｄとして、熱交換給気風路２７を流れる給気流を通過させる給気通路３２とが形成される（図８，９も参照）。

熱交換素子３は、排気通路３１を通過する排気流と、給気通路３２を通過する給気流との間で熱交換させる。熱交換素子３は、排気流入口３ａ、排気流出口３ｂ、給気流入口３ｃおよび給気流出口３ｄが形成される面を、天面２ａや底面２ｂに対して平行とならないように、ケーシング２内に配置される。より具体的には、排気流入口３ａと給気流出口３ｄとが斜め下方を向けてケーシング２内に配置される。

排気送風機４は、熱交換排気風路２６における熱交換素子３の下流側に設けられる。排気送風機４は、室外側吹出口２２から空気を吹き出させる。図８，９には、排気送風機４４の詳細な断面構成が示されている。排気送風機４は、羽根車４ａを回転させることで、ベルマウス４ｂから吸い込んだ空気を吐出口４ｃから吐出させる。

給気送風機５は、熱交換給気風路２７における熱交換素子３の下流側に設けられる。給気送風機５は、室内側吹出口２５から空気を吹き出させる。給気送風機５は、排気送風機４と同様の構成であり、詳細な構成の説明は省略する。

図１０で模式的に示した図のように、ケーシング２の内部には、熱交換素子３と排気送風機４との間で、熱交換素子３を通過せずに熱交換排気風路２６に合流する直接排気風路２８が形成される。第２の室内側吸込口２３は、ケーシング２の側面２ｃのうち、直接排気風路２８を囲む部分に形成される。ケーシング２には、複数の第２の室内側吸込口２３が形成されている。複数の第２の室内側吸込口２３同士は、ケーシング２の異なる側面２ｃに形成されており、本実施の形態では、互いに対向する側面２ｃ同士に形成されている。

熱交換排気風路２６と直接排気風路２８とは、排気送風機４のベルマウス４ｂへの吸込部分で合流される。熱交換排気風路２６と直接排気風路２８との合流部分、すなわち排気送風機４のベルマウス４ｂへの吸込部分には、熱交換排気風路２６と直接排気風路２８の開度を調節するダンパー８が設けられている。排気送風機４のベルマウス４ｂへの吸込部分にダンパー８を設けるスペースを確保するために、排気送風機４は、ケーシング２の天面２ａ側に寄せて配置されている。なお、図１０では、図面の便宜上、排気送風機４の手前にダンパー８が示されているが、図８，９に示すように、ベルマウス４ｂへの吸込部分にダンパー８が設けられる。

図８，９に示すように、ダンパー８は、軸８ａを中心に回転可能となっている。図８では、ダンパー８は、熱交換排気風路２６の開度を大きくし、直接排気風路２８の開度を小さくしている（Ｘ＞Ｙ）。図９では、ダンパー８は、熱交換排気風路２６の開度を小さくし、直接排気風路２８の開度を大きくしている（Ｘ＜Ｙ）。ダンパー８は、図示しないモータにより回転駆動されて開度を調整する。

図８，９に示すように、側面視において、熱交換素子３を挟んだ一方側に第１の室内側吸込口２１および室内側吹出口２５が形成され、他方側に室外側吹出口２２、室外側吸込口２４および第２の室内側吸込口２３が形成される。以下の説明において、ケーシング２内において、熱交換素子３を挟んだ一方側となる領域を室内側領域ともいい、他方側となる領域を室外側領域ともいう。

次に、ケーシング２内に形成された各風路の詳細な経路等について説明する。上述したように、側面視において、熱交換素子３を挟んだ一方側に第１の室内側吸込口２１および室内側吹出口２５が形成されている。すなわち、ケーシング２内の室内側領域には、熱交換排気風路２６と熱交換給気風路２７が形成される。そして、室内側領域では、熱交換排気風路２６が底面２ｂ側に形成され、熱交換給気風路２７が天面２ａ側に形成される。

また、側面視において、熱交換素子３を挟んだ他方側に室外側吹出口２２、室外側吸込口２４および第２の室内側吸込口２３が形成される。すなわち、ケーシング２内の室外側領域には、熱交換排気風路２６と熱交換給気風路２７と直接排気風路２８とが形成される。ケーシング２の室外側領域では、熱交換排気風路２６は、熱交換素子３からの流出部分で天面２ａ側に形成され、その下流で排気送風機４のベルマウス４ｂ部分に向けて形成される。ケーシング２の室外側領域では、熱交換給気風路２７は、熱交換素子３への流入部分で底面２ｂ側に形成され、その上流では平面的に排気送風機４を避けた位置に形成される。

図１１は、図１に示す熱交換換気装置１を底面２ｂ側から見た斜視図であって、フィルタを取り外した状態を示す図である。熱交換換気装置１のケーシング２には、排気側フィルタユニット９と給気側フィルタユニット１０が挿入される開口２ｄ，２ｅが形成される。排気側フィルタユニット９には、排気フィルタ１１が保持される。給気側フィルタユニット１０には、給気フィルタ１２が保持される。

開口２ｄに排気側フィルタユニット９を挿入することで、熱交換排気風路２６における熱交換素子３よりも上流側に排気フィルタ１１が取り付けられる。これにより、排気流に含まれる埃が熱交換素子３に流入する前に、排気フィルタ１１で捕獲することが可能となる。排気フィルタ１１は、平面視において熱交換素子３と重ならない位置、すなわち熱交換素子３の下側となる領域を避けた位置に設置される。

開口２ｅに給気側フィルタユニット１０を挿入することで、熱交換給気風路２７における熱交換素子３よりも上流側に給気フィルタ１２が取り付けられる。これにより、給気流に含まれる埃が熱交換素子３に流入する前に、給気フィルタ１２で捕獲することが可能となる。

次に、本実施の形態にかかる熱交換換気装置１を一般的な住居の換気装置として適用した場合の適用例について説明する。一般的な住居では、排気を行う部屋として、トイレと浴室が上げられる。そのうち、第１の室内側吸込口２１をトイレの換気口につながるダクトと接続する。また、第２の室内側吸込口２３を浴室の換気口につながるダクトと接続する。また、室外側吸込口２２は、屋外につながるダクトと接続し、室内側吹出口２５は、居室等の給気口とつながるダクトと接続する。

このように、住居内の部屋および屋外と熱交換換気装置１とを接続することで、トイレから排気する室内空気を熱交換排気風路２６に通し、屋外から取り込む室外空気を熱交換給気風路２７に通すことができる。したがって、室内空気と室外空気とを熱交換素子３に通過させて、熱交換を行わせながら換気を行うことができる。

浴室の使用後に浴室内を乾燥させたい場合以外では、浴室から排出すべき空気の量は、トイレ等から排出すべき空気の量よりも少ないのが一般的である。そこで、例えば２４時間換気における通常時は、図８に示すように、熱交換排気風路２６の開度を大きくして、トイレ等からの空気の排気量を大きくする。

浴室の使用後に浴室内を乾燥させる場合には、図９に示すように、直接排気風路２８の開度を大きくして、浴室からの排気量を大きくし、浴室内の乾燥の迅速化が図られる。直接排気風路２８の開度が大きくされている間は、排気送風機４の出力を大きくして、浴室内の乾燥の一層の迅速化を図る制御を行ってもよい。

以上説明した適用例によれば、浴室から排気される湿度の高い空気を、熱交換素子３を通過させずに屋外に直接排気させることができる。浴室からの湿度の高い空気が熱交換素子３を通過しないので、熱交換素子３で結露が発生しにくくなる。

ここで、熱交換素子３には、排気通路３１と給気通路３２とを仕切る仕切部材が紙製のものがある。仕切部材が紙製の熱交換素子は、結露によって発生した水分によって劣化しやすく、熱交換効率が低下しやすい。しかしながら、直接排気風路２８を通して浴室からの排気を行うことで、熱交換素子３に結露が発生しにくいので、仕切部材が紙製の熱交換素子を用いることができる。

水分によって熱交換効率が低下しにくい耐湿性の熱交換素子としては、仕切部材が樹脂製のものがある。一般的に、樹脂製の熱交換素子よりも紙製の熱交換素子のほうが、熱交換効率が高くなる。したがって、紙製の熱交換素子を用いることで、熱交換換気装置１の熱交換効率の向上を図ることができる。

また、浴室から排気される空気には、石鹸や洗髪剤の臭い、浴室内で衣類を乾燥させる際の洗剤の臭いなどが含まれやすい。熱交換素子では、排気流の一部が給気流に混入してしまう場合がある。浴室から排気される空気を熱交換素子に通した場合、排気流が給気流に混入することで、石鹸等の臭いが給気流とともに居室に漏れてしまい、居室内にいる人に不快感を与えてしまう場合がある。本実施の形態では、浴室からの排気を直接排気風路２８から行うことができるので、臭いを含んだ浴室からの排気を、熱交換素子を通さずに排出することができる。したがって、浴室からの臭いが居室に漏れることを抑制することができる。

なお、一般的に、室内から排気されるすべての空気を熱交換素子３に通過させたほうが、熱交換効率は高くなる。本実施の形態では、直接排気風路２８に接続された浴室から排気される空気は熱交換素子３を通過しないため、熱交換効率が低下してしまうとも考えられる。ここで、本実施の形態では、直接排気風路２８がケーシング２内の室外側領域のみに形成されている。これは、直接排気風路２８を、室内側領域から室外側領域に跨らせて形成する必要がない、と換言することができる。従来の熱交換換気装置では、熱交換素子を迂回する風路として、室内側領域から室外側領域に跨るバイパス風路が形成されていた。このような熱交換換気装置では、バイパス風路を跨らせるために、熱交換素子の設置スペースが制限されてしまい、その分だけ熱交換素子を小さくする必要があった。

一方、本実施の形態では、熱交換素子３を通さずに排気させる直接排気風路２８が、室外側領域のみに形成されているため、熱交換素子３を迂回するための風路を形成する必要がない。したがって、本実施の形態にかかる熱交換換気装置１では、バイパス風路が形成された熱交換換気装置よりも、大きな熱交換素子３を用いることができる。例えば、図８，９に示すように、ケーシング２の天面２ａや底面２ｂと熱交換素子３との間隔を小さくし、図７に示すように、ケーシング２の側面２ｃと熱交換素子３との間隔を小さくして、より大きな熱交換素子３を用いることができる。より大きな熱交換素子３を用いることで、熱交換効率の向上を図ることができる。また、上述したように、仕切部材が紙製の熱交換素子３を用いることで、より一層の熱交換効率の向上を図ることができる。

すなわち、本実施の形態では、室内から排気される空気の一部を直接排気風路２８から排出することで低下してしまう熱交換効率を、熱交換素子３のサイズや材質によって補うことができる。これにより、室内から排気される空気のすべてを熱交換素子に通過させる場合と同等またはそれ以上の熱交換効率を得ることが可能となる。

また、熱交換排気風路２６と直接排気風路２８との合流部分、すなわち排気送風機４のベルマウス４ｂへの吸込部分にダンパー８を設けているので、合流部分よりも上流側、例えば第１の室内側吸込口２１や第２の室内側吸込口２３にダンパーを設ける場合よりも、ダンパーの数を減らすことができる。

また、第２の室内側吸込口２２がケーシング２の複数の面に形成されているので、熱交換換気装置１が設置される場所の状況に応じて、ダクトの接続位置を選択することが可能となり、施工性の向上を図ることができる。

また、熱交換素子３は、排気流入口３ａと給気流出口３ｄとが斜め下方を向けてケーシング２内に配置されている。そのため、ケーシング２の室内側領域では、熱交換排気風路２６を底面２ｂ側に形成することができる。これにより、排気側フィルタユニット９をケーシング２の底面２ｂから挿入することで、熱交換排気風路２６において熱交換素子３よりも上流側に排気フィルタ１１を取り付けることが可能となる。

また、ケーシング２の室外側領域では、熱交換給気風路２７を、熱交換素子３への流入部分で底面２ｂ側に形成することができる。これにより、給気側フィルタユニット１０をケーシング２の底面２ｂから挿入することで、熱交換給気風路２７において熱交換素子３よりも上流側に給気フィルタ１２を取り付けることが可能となる。

このように、ケーシング２の底面２ｂからの各フィルタユニット９，１０の挿抜によって、各フィルタ１１，１２の着脱を行うことができるので、例えば天井面に形成された点検口から容易にフィルタ１１，１２の着脱を行うことが可能となる。一方、本実施の形態とは逆に、排気流入口３ａと給気流出口３ｄとが斜め上方を向くように熱交換素子３が配置された場合には、各フィルタ１１，１２を天面２ａ側に取り付ける必要が生じる。そのため、底面２ｂ側からの挿抜だけでフィルタ１１，１２を着脱させることは困難となる。

なお、本実施の形態では、図８と図９に示すように、ダンパー８によって熱交換排気風路２６と直接排気風路２８との開度の大小を切り替えているが、いずれか一方の風路を完全に閉塞するように構成しても構わない。

以上のように、本発明にかかる熱交換換気装置は、湿度の高い空気を排出させる熱交換換気装置に有用である。

１ 熱交換換気装置、２ ケーシング、２ａ 天面（壁面）、２ｂ 底面（壁面）、２ｃ 側面（壁面）、２ｄ，２ｅ 開口、３ 熱交換素子、３ａ 排気流入口、３ｂ 排気流出口、３ｃ 給気流入口、３ｄ 給気流出口、４ 排気送風機、４ａ 羽根車、４ｂ ベルマウス、４ｃ 吐出口、５ 給気送風機、８ ダンパー、８ａ 軸、９ 排気側フィルタユニット、１０ 給気側フィルタユニット、１１ 排気フィルタ、１２ 給気フィルタ、２１ 第１の室内側吸込口、２２ 室外側吹出口、２３ 第２の室内側吸込口、２４ 室外側吸込口、２５ 室内側吹出口、２６ 熱交換排気風路、２７ 熱交換給気風路、２８ 直接排気風路、３１ 排気通路、３２ 給気通路。

Claims (6)

1. 第１の室内側吸込口、室外側吹出口、室外側吸込口および室内側吹出口が壁面に形成された箱体形状を呈し、前記第１の室内側吸込口と前記室外側吹出口とを結ぶ熱交換排気風路と、前記室外側吸込口と前記室内側吹出口とを結ぶ熱交換給気風路と、が内部に形成されたケーシングと、
   前記熱交換排気風路と前記熱交換給気風路とが交差する交差部に配置され、前記熱交換排気風路を流れる排気流と前記熱交換給気風路を流れる給気流との間で熱交換させる熱交換素子と、
   前記熱交換排気風路における前記熱交換素子の下流側に設けられ、空気の吸込口であるベルマウスを下方に向け、前記室外側吹出口から空気を吹き出させる排気送風機と、を備え、
   前記ケーシングの内部には、前記熱交換素子と前記排気送風機との間であって前記ベルマウスへの吸込部分で、前記熱交換素子を通過せずに前記熱交換排気風路に合流する直接排気風路が形成され、
   前記直接排気風路を囲む壁面には、第２の室内側吸込口が形成され、
   前記熱交換排気風路と前記直接排気風路との合流部分である前記ベルマウスの直下に設けられて、前記熱交換排気風路と前記直接排気風路の開度を調節するダンパーをさらに備えることを特徴とする熱交換換気装置。
2. 複数の前記第２の室内側吸込口が前記ケーシングの壁面に形成されてい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. 複数の前記第２の室内側吸込口同士は、前記ケーシングの異なる面に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の熱交換換気装置。
4. 側面視において、前記熱交換素子を挟んだ一方側に前記第１の室内側吸込口および前記室内側吹出口が形成され、他方側に前記室外側吹出口、前記室外側吸込口および前記第２の室内側吸込口が形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の熱交換換気装置。
5. 前記熱交換素子の仕切部材は、紙製であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の熱交換換気装置。
6. 前記ケーシングの底面であって、前記熱交換排気風路における前記熱交換素子よりも上流側と、前記ケーシングの底面であって、前記熱交換給気風路における前記熱交換素子よりも上流側に開口が形成され、
   前記開口を通して、前記熱交換排気風路および前記熱交換給気風路に挿入されるフィルタをさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の熱交換換気装置。

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