JPH04227433A - 換気及び熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室内空気を新鮮な室外
空気と交換し、そして熱回収マトリクス（ｍａｔｒｉｘ
；母体）の手段により熱エネルギの高い割合を回収する
装置に関する。付加的に本発明によると、湿度が包囲（
ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）内へ入ること又は包囲内から排出
されることが望まれるとき、熱回収マトリクスが、潜在
する湿度を回収しそれによりエネルギもまた潜熱の回収
により節約されるマトリクスと交換され得る。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】室内又はその
他の包囲内の空気を新鮮な外気と交換する種々の装置が
知られる。エネルギを保存する目的の緊密にシールされ
る建物及び家の建造に増大された重きを置き、新鮮でな
く（そしてたぶん有毒な）室内空気を排出しそれを新鮮
な外気を置換することの必要性の認識が対応して発達し
てきた。冬期において、そのような交換に関連する問題
の１つは、外側からの寒冷空気の急激な流入により起こ
される冷い吸気の取り入れである。他の問題は、排出空
気に伴う熱エネルギの損失である。これらの問題は、本
質的に排出空気から与えられる熱を交互に蓄積し外側か
ら供給される空気を加熱するある形態の熱交換器の使用
により解決された。夏期において、温暖な湿気のある空
気を建物の外側に保つことが重要である。従って、潜熱
（ｌａｔｅｎｔ　ｈｅａｔ）及び顕熱（ｓｅｎｓｉｂｌ
ｅ　ｈｅａｔ）を蓄熱するマトリクスが用いられるべき
であり、そのマトリクスは熱及び蒸気の両者を蓄積可能
である。

【０００３】しかしながら、従来技術の空気交換装置は
、１９８８年３月１日発行、空気交換装置及び方法と題
される、米国特許第４，７２７，９３１号に見られるよ
うに、複雑であり比較的寸法が大きく、複数のチャネル
又は回転熱交換器を有する。従来技術の空気交換装置の
他の問題は、それらが内部に折り曲げ部又は湾曲部を有
する溝を有し、それらが溝の一端から、大きなエネルギ
を消費する必要な他方の大きなファンへ望ましくない圧
力降下を生じ、そのことが装置を掃除し整備することを
困難にしている。追加的に、そのような交換器は、包囲
内の空気を外気と効率的に交換するため２個以上のファ
ンを必要とする。

【０００４】発明者は、それ故、単純で小型であり製造
費用が比較的安価であり、容易に清掃及び整備すること
ができる空気交換装置を有することが望ましいことを発
見した。発明者は、また必要に応じて直線状であること
ができる単一の連続ダクトと単一のファンを有する空気
交換装置を有することが望ましいと考える。このように
して、エネルギ消費は最少に保たれる。

【０００５】換気に使用されるダクトの他の問題は、凝
結が起きると、バクテリヤがダクト内で成長することが
でき、そして室内へ吹き出されることである。それ故、
空気交換装置のダクトを容易に清掃することができるこ
とが必要である。従来の空気交換装置は清掃することが
困難である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、古い室内空気
を新鮮な外気と効率的に交換するために必要な構成要素
を単一の比較的小型のハウジング内に組み入れる。本発
明の装置は、各端に開口を有する単一の連続するダクト
を含む。蓄熱マトリクスがダクト内に配置される。蓄熱
マトリクスは、また湿度蓄積能力を含む。ファンがダク
ト内に具備される。ファンは、ダクトを通るほぼ軸線方
向の空気流を生成することができる。加えて、ファンは
、２つの位置、即ち空気流がダクトの一端からダクトの
他端へ向かう第１位置と空気流が反転される第２位置の
間を可動である。本発明の装置は、更にソレノイドのよ
うな、ファンを第１位置から第２位置へ急速に運動させ
る手段を含む。

【０００７】蓄熱マトリクスが最大の効率を達成するた
めに、蓄熱マトリクスの構造に依存して空気流は２乃至
６秒毎に反転されるべきである。蓄熱マトリクスはまた
騒音減衰器としても作用する。

【０００８】１実施例において、空気交換装置は排出空
気とダクト内へ取り入れられる空気との混合を防止する
バルブを含む。フイルタ及びスクリーンが、そのような
バルブに隣接して配置されることができ、望ましくない
ガス及び粒子が装置へ入ることを防止する。

【０００９】他の実施例において、２個の空気交換装置
が相互に隣接して配置される。各ダクトは共通の軸線を
有して配置される１個のファンを含む。必要に応じ、単
一のソレノイドが両ファンの回転を制御するために用い
られ得る。好ましくは一方のダクト内の空気は、他方の
ダクト内の空気と反対の方向へ流れる。その運転におい
て、大量の空気が、包囲内の空気圧力を大きく変えるこ
となく交換され得る。

【００１０】本発明の空気交換装置は、装置の清掃と整
備を容易にするため、ファンと蓄熱マトリクスが、ダク
トの両端のいずれを介しても取り外せるような態様に構
成される。

【００１１】本発明のこれらの及びその他の長所及び利
点は、以下の好ましい実施例の詳細な説明から明らかに
されるであろう。

【００１２】本発明は、それが容易に理解され実施され
るように、好ましい実施例に関する事例により説明され
るであろう。

【００１３】

【実施例】図１乃至図８は、本発明の好ましい実施例を
示す。

【００１４】本発明の換気装置は、図１に示されるダク
ト１１を含む。ダクト１１は、直線状であり、第１端１
２及び第２端１４に開口を有する。ダクト１１は、金属
又はポリマーのような任意の適当な材料から製造され得
るが、好ましくは多孔性プラスチック材料のような高度
の熱絶縁性を備える材料から製造される。

【００１５】ダクト１１内に熱交換器の蓄熱マトリクス
３８が配置される。蓄積マトリクス３８は、金属、ペー
パー又は厚紙のような任意の適当な材料により製造され
得るが、好ましくは波形アルミニウムから形成される。 波形アルミニウムはシリンダ形状に巻付けられ、波形が
、内部を空気が流れるように蓄熱マトリクス３８を通る
軸線方向の通路を形成する。波形アルミニウムは、排出
空気に含まれる蒸気を保持するため、シリカゲルのよう
な蒸気吸収性材料を備えるように処理される。蓄熱マト
リクス３８は、温暖位置から寒冷位置へ運動する空気か
ら熱エネルギを保留し、空気流が逆転されるとき熱を解
放するように働く。図１に示されるように、蓄熱マトリ
クス３８を所定位置に保持するのは、３個の保持リング
３７、３９及び４１である。

【００１６】ダクト１１内における蓄熱マトリクス３８
に隣接されるファン４０がほぼ軸線方向の空気流を発生
する。本発明の重要な特徴は、空気流が反転され得る方
法である。ファン４０は、ダクト１１を横切る軸線の回
りに回転するように、ピン４２及びソレノイド４４の手
段により枢動可能に取り付けられ、空気を第１端１２又
は第２端１４へ向けることができる。ファン４０は、所
望の空気流を発生させるために適する任意の形式のもの
、例えば軸流型又は遠心型であることができ、所望空気
体積を運動させ得るべきである。例えば小さなアパート
においては、所望空気流は、ほぼ毎分約１．４２〜２．
８３ｍ３（５０〜１００　ｃｆｍ）であろう。ファン４
０を取り囲み弾性絶縁材料４６が設けられ、ファン４０
のまわりに空気密閉シールを提供する。

【００１７】ソレノイド４４は、タイマ５０により制御
される。タイマ５０は、所望の時間間隔でソレノイド４
４を付勢する。ソレノイド４４が付勢されるとき、ソレ
ノイド４４は、ファン４０を回転させ空気流の方向を反
転させる。その回転は、空気流を反転させるに充分な任
意の角度を通り得るが、好ましくは１８０度であり、そ
して１秒以内に遂行される。好ましくは空気流は、２〜
６秒毎に反転される。しかしながら任意の適当な時間間
隔が選定され得る。

【００１８】ダクト１１の第１端１２及び第２端１４は
、エンドピース２０及び２２を有する。エンドピース２
０及び２２は、それぞれ図６Ａ及び図７Ａに示されるよ
うに貫通開口を備える円形リングから成る。貫通開口は
、種々の寸法形状を有することができ、事例のみの目的
で図６Ａにおいては水平スロットとして示され、図７Ａ
には四分円として示される。

【００１９】エンドピース２０は、外側面２１及び内側
面２３を有する。同様に、エンドピース２２は、外側面
２５及び内側面２７を有する。図６Ａ及び図６Ｂに示さ
れるように、エンドピース２０の貫通開口は、２枚の可
撓性フラップ、即ち上方フラップ１６及び下方フラップ
１８により覆われる。上方フラップ１６は取り付け縁２
４を有する。取り付け縁２４は、エンドピース２０の外
側面２１を斜めに横切り連結され、図６Ｂにおける矢印
１の方向における空気流が上方フラップ１６を外方へ押
し、エンドピース２０から曲げて離し、空気がエンドピ
ース２０の貫通開口を通り流れるようにするが、その空
気流は、下方フラップの好ましくない開放を防止するよ
うに、下方フラップを押し付けるようにする。下方フラ
ップ１８は、同様に取り付け縁２８を有する。取り付け
縁２８は、図６Ｂに示されるように、エンドピース２０
の内側面２３の直径に結合される。空気が図６Ｂの矢印
２の方向に流れるとき、下方フラップ１８は内方へ曲げ
られ、空気流はエンドピース２０の貫通開口を通り流れ
得るが、矢印２の方向の空気流は、上方フラップ１６を
閉じ、通風が室内へ入ることを阻止する。

【００２０】図７に示されるように、エンドピース２２
は、四分円フラップ３１、３２、３３及び３４を有する
。これらのフラップは、エンドピース２０のフラップ１
６及び１８と同様に作動し、水平の半径方向取り付け縁
４３及び４５に沿って内側面２７に取り付けられ、取り
付け縁４７及び４９に沿って外側面２５に取り付けられ
る。空気が図７Ｂの矢印３の方向に流れるときフラップ
３３及び３４は、エンドピース２２から曲げられ、空気
が装置から排出されることを可能にする。空気流が反転
され、図７Ｂの矢印４の方向へ流れるとき、フラップ３
１及び３２はエンドピース２２から曲げられ、空気流が
エンドピース２２を通り装置へ入ることを許す。

【００２１】包囲内が換気されるように、エンドカバー
即ちフード５２が、摺動及び取り外し可能にダクト１１
の端部に取り付けられる。フード５２は、種々の形態を
取ることができ、シリンダ形状のものが事例の目的で図
示される。ダクト１１内へ粒子が入ることを防止するた
め、スクリーン５８が用いられ得る。またダスト、花粉
又は望ましくないガスがダクト１１内へ入らないように
除くため、スクリーン５８に隣接しフイルタ（図示され
ない）が配置されることができる。フード５２は、水平
方向の分割器５６を有する。分割器５６は、フラップ１
６及び１８の取り付け縁２４及び２８にそれぞれ整合す
る。水平方向分割器５６は、フラップ１６及び１８と協
働し、装置から排出される空気がエンドピース２０から
離れるように指向され、そして空気流が反転されるとき
装置内へ引き戻されないことを確実にする。

【００２２】水平方向分割器５４は、水平方向分割器５
６と同様に作動し、排出される空気と流入される空気が
分離されるように空気を指向する。粒子がダクト１１内
へ入ることを防止するため、スクリーン６０が第２端１
４に配置され得る。同様に、ダスト、花粉又は好ましく
ないガスがダクト１１内へ入ることを防止するため、フ
イルタ（図示されない）が第２端１４のスクリーンに隣
接して配置され得る。

【００２３】別の実施例において、２個の空気交換器ユ
ニットが相互に隣接して配置される。ダクト７０及び７
２が共通の分割壁７４を共有する。ダクト７０内を通る
ほぼ軸線方向空気流を提供するのに適するファン７６が
ダクト７０内に配置される。同様にダクト７２内を通る
ほぼ軸線方向空気流を提供するのに適するファン７８が
ダクト７２内に配置される。ファン７６及び７８は共通
の軸線８０を共有する。加えるに、ファン７６と７８の
間にソレノイド８２が配置され、空気流をダクト７０及
び７２内で同時に反転するようにファン７６及び７８が
回転され得る。蓄熱マトリクス８４が、ダクト７０及び
７２を横切って配置され、軸線方向の空気通路８６を具
備し、空気がダクト７０及び７２を通り流れることを可
能にする。必要に応じて、スクリーン８８、９０、９２
及び９４が設けられ、ダクト７０及び７２への大きな粒
子の流入物を制限する。加えるに、ダクト７０及び７２
へ流入流出する空気流が分離状態に保持されることを確
実にするため、分割器９６及び９８が設けられ得る。

【００２４】作動において、空気交換器装置は、２つの
モード、即ち排出モード及び吸入モードを有する。排出
モードの間に、ファン４０は、第２端１４を向くように
枢動され、空気が、図６Ｂの矢印２の方向にエンドピー
ス２０を通り、ファン４０により包囲内から引き出され
る。冬期において、空気は、包囲の内側が外側より暖か
い温度である。空気は、蓄熱マトリクス３８を通過しそ
の潜熱及び顕熱を蓄熱マトリクス３８に与える。蓄熱マ
トリクス３８を通過した後、空気はエンドピース２２か
ら図７Ｂの矢印３の方向へ流出する。予め選定された時
間が経過すると、タイマ５０がソレノイド４４を付勢し
ファン４０がほぼ第１端１２に面するように、好ましく
は１８０度、回転され、空気流を反転させ、装置を吸入
モードに置く。吸入モードにおいて、空気は、ファン４
０により図７Ｂの矢印４の方向にエンドピース２２を通
り外方から引き込まれる。空気は、ファン４０を通り蓄
熱マトリクス３８へ流れ、蓄熱マトリクス３８において
熱を拾い上げる。その熱は排出モードの間に吸収された
ものである。次に空気は、エンドピース２０を図６Ｂの
矢印の方向に流れ室内へ入る。

【００２５】夏期において、空気は、包囲の外側が内側
より暖かい温度である。空気が外側から蓄熱マトリクス
３８へ入るとき、空気は顕熱及び潜熱を蓄熱マトリクス
３８へ与える。蓄熱マトリクス３８を通過の後、空気は
包囲内へ入る。空気流が反転されるとき、冷却空気が蓄
熱マトリクス３８を通過し蓄熱マトリクス３８から潜熱
及び顕熱を吸収し外側へ運び出す。蓄熱マトリクス３８
は、顕熱のみ蓄熱できるか又は潜熱及び顕熱を蓄熱可能
である。選定される型式は、包囲内の存在する条件に依
存する。冬期に湿度が高過ぎる家においては、蓄熱マト
リクスは冬の間潜熱型であるべきではない。夏期の間、
顕熱を蓄熱するマトリクスが、潜熱及び顕熱を蓄熱する
マトリクスと置換されるべきである。

【００２６】ファン４０及び蓄熱マトリクス３８の位置
が相互変換可能であることが当業者により理解されるで
あろう。また装置は、必要に応じて１より多くの蓄熱マ
トリクスを含み得る。

【００２７】本発明は、好ましい実施例に関連して記述
されたが、多くの修正及び変形が当業者に明らかであろ
う。この開示と特許請求の範囲は、そのような修正及び
変形の全てをカバーすることを意図する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気交換装置の分解透視図である。

【図２】本発明の空気交換装置の底面図である。

【図３】本発明の空気交換装置のダクトの上半分が除か
れた図である。

【図４】本発明のファンの排出モードにおける図である
。

【図５】本発明のファンの吸収モードにおける図である
。

【図６】図６Ａは本発明のエンドピースの透視図であり
、図６Ｂは本発明のエンドピースの側面図である。

【図７】図７Ａは本発明の別のエンドピースの透視図で
あり、図７Ｂは本発明のエンドピースの側面図である。

【図８】本発明の別の実施例の切除された透視図である
。

【符号の説明】

１０：換気装置、　　１１：ダクト、　　１２：第１端
、　　１４：第２端、　　１６：上方フラップ、　　１
８：下方フラップ、　　２０、２２：エンドピース、　
　２１：外側面、　　２３：内側面、　　２４、２８：
取り付け縁、　　２５：外側面、　　２７：内側面、　
　３１、３２、３３、３４：四分円フラップ、　　３７
、３９、４１：保持リング、　　３８：蓄熱マトリクス
、　　４０：ファン、　　４２：ピン、　　４３、４５
、４７、４９：取り付け縁、　　４４：ソレノイド、　
　４６：絶縁材料、５０：タイマ、　　５２：フード、
　　５４、５６：分割器、　　５８、６０：スクリーン
、　　７０、７２：ダクト、　　７４：分割壁、　　７
６、７８：ファン、　　８０：共通軸線、　　８２：ソ
レノイド、　　８８、９０、９２、９４：スルリーン、
９６、９８：分割器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　包囲内の空気を外側の空気と交換する
   装置にして、外側空気源と包囲内の間に空気の連通を提
   供するダクト、ダクト内に配置される蓄熱マトリクス、
   ダクト内に配置される単一のファンであってダクト内に
   ほぼ軸線方向の空気流を生成するようにされ、空気流が
   外側空気源から包囲内へ生成される第１位置と空気流が
   反転される第２位置の間で動くように取り付けられるフ
   ァン、及びファンを第１位置から第２位置へ予め設定さ
   れた間隔で動かす手段を含むことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の装置にして、該ファ
   ンを動かす手段は、ファンを第１位置と第２位置の間で
   回転させるソレノイドを含むことを特徴とする装置。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載の装置にして、空気を
   ダクトに入るように及びダクトから排出するように指向
   する手段を更に含むことを特徴とする装置。
4. 【請求項４】　　請求項２に記載の装置にして、ファン
   、ソレノイド及び蓄熱マトリクスは、ダクトが清掃され
   整備され得るようにダクトから取り外され得ることを特
   徴とする装置。
5. 【請求項５】　　請求項１に記載の装置にして、ファン
   及び蓄熱マトリクスは、ダクトが清掃され整備され得る
   ようにダクトから取り外され得ることを特徴とする装置
   。
6. 【請求項６】　　請求項１に記載の装置にして、ファン
   を第１位置から第２位置へ予め設定された間隔で動かす
   手段は、更にファンを急速に動かす手段を有することを
   特徴とする装置。