JPH094994A - 換気兼熱交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートパイプを使用して製造コストを抑えな
がら、夏冬を問わず一年中使用することのできる製品価
値の高い換気兼熱交換装置を提供する。 【構成】 換気兼熱交換装置1 において、ヒートパイプ
6 内の両端部を除く部分を上下に区画する中間仕切壁8
をヒートパイプ6 に設け、ヒートパイプ6 を水平状に配
置する。これにより、ヒートパイプ6 内に、下側液状作
動流体通路9a、一端側ガス状作動流体上昇部9b、上側ガ
ス状作動流体通路9cおよび他端側液状作動流体下降部9d
よりなりかつ給排気通路4,5 入口における給排気温度の
高低関係に応じて作動流体の流れ方向が変えられる作動
流体循環路9 を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、換気兼熱交換装置に
関し、より詳しくは、屋内の空気を排出して屋外から空
気を取り入れるさいに、排気と給気との間で熱交換を行
なう換気兼熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の換気兼熱交換装置としては、図８
に示すように、ケーシング(52)内に仕切板(53)が設けら
れ、仕切板(53)を介してケーシング(52)内の一方の側に
排気通路(54)が、同他方の側に給気通路(55)がそれぞれ
設けられ、両通路(54,55) に跨がるようにしてヒートパ
イプ(56)が仕切板(53)に貫通状に取り付けられ、ヒート
パイプ(56)に多数のプレート・フィン(57)が並列状に取
り付けられているものが知られている。

【０００３】ところで、ヒートパイプは、水平状に配置
すると、低温側で凝縮した液状作動流体が高温側に戻り
難く、また、高温側へ戻る液状作動流体と低温側から高
温側に向かうガス状作動流体とが中間部でぶつかってし
まって、作動流体の循環がスムーズに行なわれないとい
う問題があり、特に、内部にウィックを全く有しないヒ
ートパイプ、および溝等の簡単な構造のウィックであっ
てほとんど毛細管力が期待できないものを有するヒート
パイプにおいて顕著にあらわれる。そこで、上記換気兼
熱交換装置(51)にあっては、ヒートパイプ(56)を高温側
が低くなるように水平面に対して傾斜させた状態で使用
して、重力により液状作動流体の高温側への還流を行な
うようにしていた（図８参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の換気兼熱交換装置(51)においては、ヒートパイ
プ(56)の傾斜によって高温側と低温側の位置関係が決ま
ってしまうので、給排気通路(54,55) 入口における給排
気温度の高低関係が逆転する夏と冬の両時期に使用する
ことができず、一般には暖房等の使用頻度が多くなる冬
にのみ使用されていた。

【０００５】この発明は、以上の点に鑑みてなされたも
のであって、ヒートパイプを使用して製造コストを抑え
ながら、夏冬を問わず一年中使用することのできる製品
価値の高い換気兼熱交換装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、ケーシング
内に仕切板が設けられ、仕切板を介してケーシング内の
一方の側に排気通路が、同他方の側に給気通路がそれぞ
れ設けられ、両通路に跨がるようにしてヒートパイプが
仕切板に貫通状に取り付けられ、ヒートパイプに多数の
プレート・フィンが並列状に取り付けられている換気兼
熱交換装置において、ヒートパイプ内の両端部を除く部
分を上下に区画する中間仕切壁がヒートパイプに設けら
れるとともに、ヒートパイプが水平状に配置されること
により、ヒートパイプ内に、下側液状作動流体通路、一
端側ガス状作動流体上昇部、上側ガス状作動流体通路お
よび他端側液状作動流体下降部よりなりかつ給排気通路
入口における給排気温度の高低関係に応じて作動流体の
流れ方向が変えられる作動流体循環路が形成されている
ことを特徴とするものである。

【０００７】したがって、ヒートパイプ内において液状
作動流体とガス状作動流体とがぶつかり合うことがなく
なり、作動流体は作動流体循環路をスムーズに流れる。
そして、給排気通路入口における給排気温度の高低関係
に応じて作動流体の流れ方向が変えられるため、上記関
係が逆転する夏と冬の両時期に使用することが可能とな
る。

【０００８】上記の換気兼熱交換装置において、好適に
は、ヒートパイプ用素管に拡管用伸びしろを長さ方向に
備えた中間仕切壁素材を一体的に設け、この素管を仕切
板およびプレート・フィンの貫通孔に嵌め入れた状態で
拡管することにより、ヒートパイプに仕切板およびプレ
ート・フィンが固着されている。

【０００９】これによれば、ヒートパイプ用素管は、拡
管時に伸びしろが伸びることにより、破損を生じること
なく必要なだけ拡管されるので、ヒートパイプと仕切板
およびプレート・フィンとを十分に密着させることがで
きる。

【００１０】

【実施例】次に、この発明の実施例を図面を参照して説
明する。この明細書において、前後左右は、図２を基準
とし、「前」とは図２の図面紙様の表側、「後」とは同
裏側をいい、「左右」とは図２の左右をいうものとす
る。

【００１１】図１ないし図７は、この発明による換気兼
熱交換装置(1) を示すものであって、ケーシング(2) 内
に垂直仕切板(3) が設けられ、仕切板(3) を介してケー
シング(2) 内の右側に排気通路(4) が、同左側に給気通
路(5) がそれぞれ設けられ、両通路(4,5) に跨がるよう
にして複数のヒートパイプ(6) が仕切板(3) に貫通状に
取り付けられ、ヒートパイプ(6) に多数のプレート・フ
ィン(7) が並列状に取り付けられている。

【００１２】ケーシング(2) は、底壁(10A) 、前後両壁
(10B,10B) および左右両側壁(10C,10C) を有するケーシ
ング本体(10)と、ケーシング本体(10)の上方開口を覆う
着脱自在な蓋(11)とよりなる。

【００１３】ケーシング本体(10)の前壁(10B) の左側部
には給気入口(12)が、同右側部には排気出口(13)がそれ
ぞれ形成されている。左側壁(10C) の後端部には給気出
口(14)が、右側壁(10C) の後端部には排気入口(15)がそ
れぞれ形成されている。各給排気出入口 (12〜15) に
は、それぞれ給排気用ダクト（図示略）が接続されてい
る。

【００１４】仕切板(3) は、ヒートパイプ(6) の長さ中
央部を挟むように設けられた前後両仕切板(3a,3b) と、
前後両仕切板(3a,3b) の間に配置されかつヒートパイプ
(6)が貫通された中央仕切板(3c)とよりなる。

【００１５】排気通路(4) および給気通路(5) 内におけ
るヒートパイプ(6) の下方部分には、それぞれドレンパ
ン(16)が配置されている。ドレンパン(16)には、ドレン
をケーシング(2) の外に排出するドレン管(17)が備えら
れている。

【００１６】排気通路(4) の排気入口(15)付近には排気
用送風機(18)が、給気通路(5) の給気出口(14)付近には
給気用送風機(19)がそれぞれ配置されている。屋内の空
気は、排気用送風機(18)によって、排気入口(15)から排
気通路(4) 内に導入され、排気出口(13)から屋外に排出
される。一方、屋外の空気は、給気用送風機(19)によっ
て、給気入口(12)から排気通路(5) 内に導入され、給気
出口(14)から屋内に供給される。

【００１７】排気通路(4) 内における排気用送風機(18)
とヒートパイプ(6) の間、および給気通路(5) 内におけ
る給気入口(12)とヒートパイプ(6) の間には、それぞれ
エアフィルタ(20,20) が介在されている。

【００１８】ヒートパイプ(6) には、ヒートパイプ(6)
内の両端部を除く部分を上下に区画する中間仕切壁(8)
が設けられている（図３、図４および図６参照）。ま
た、ヒートパイプ(6) の周壁には、長さ方向にのびる多
数のインナー・フィン(21)が一体的に設けられている
（図６参照）。これらのインナー・フィン(21)により、
伝熱面積が増大するとともに、液状作動流体が低温側か
ら高温側へ戻り易くなる。ヒートパイプ(6) は、垂直な
中央仕切板(3c)に水平に取り付けられて、ケーシング
(2) を水平に設置した状態で水平状に配置されるように
なされている。これにより、ヒートパイプ(6) 内には、
下側液状作動流体通路(9a)、一端側ガス状作動流体上昇
部(9b)、上側ガス状作動流体通路(9c)および他端側液状
作動流体下降部(9d)よりなりかつ給排気通路(4,5) 入口
における給排気温度の高低関係に応じて作動流体(W) の
流れ方向が変えられる作動流体循環路(9) が形成されて
いる（図３および図４参照）。

【００１９】ここで、ヒートパイプ(6) と中央仕切板(3
c)およびプレート・フィン(7) との接合方法を図５およ
び図６を参照して説明する。まず、図５に示すように、
ヒートパイプ用素管(6M)に中間仕切壁素材(8M)を一体的
に設ける。中間仕切壁素材(8M)の幅中央には、横断面逆
Ｖ形の拡管用伸びしろ(22)を長さ方向に形成しておく。
一方、中央仕切壁(3c)およびプレート・フィン(7) に
は、素管(6M)が挿通可能な貫通孔(23)をあけておく。そ
して、上記素管(6M)を中央仕切壁(3c)およびプレート・
フィン(7) の貫通孔(23)に嵌め入れた状態で液圧拡管す
る。このさい、中間仕切壁素材(8M)の拡管用伸びしろ(2
2)が伸びることにより、素管(6M)は、全く破損を生じる
ことなく、必要なだけ拡管される。これにより、ヒート
パイプ(6)に中央仕切壁(3c)およびプレート・フィン(7)
が密着状に固着される（図６参照）。ヒートパイプ(6)
は、その両端がエンドキャップ(25)により閉鎖される
とともに、内部に水、フロン等の作動流体が封入されて
いる。

【００２０】図７は、ヒートパイプ用素管(6M)の変形例
であって、同素管(6M)の隔壁素材(8M)の幅中央には、横
断面ジグザク形の拡管用伸びしろ(24)が長さ方向に形成
されている。

【００２１】上記構成よりなる換気兼熱交換装置(1)
は、屋内の所定位置に水平状に取り付けられて適宜に配
管が施されたのちに使用され、次のような作用を奏す
る。

【００２２】まず、夏期の場合には、冷房装置によって
冷やされた屋内の空気が、排気入口(15)から低温排気通
路(4) を通って排気出口(13)から屋外へ排出される一
方、屋外の熱い空気が、給気入口(14)から高温給気通路
(5) を通って給気出口(12)から屋内へ供給される。排気
入口(13)における排気温度は約２６℃で、給気入口(14)
における給気温度は約３０℃である。このさい、排気通
路(4) を通る排気の有する冷熱がプレート・フィン(7)
を介してヒートパイプ(6) に伝わり、ここでガス状作動
流体の凝縮が起こる。凝縮した液状作動流体は、ヒート
パイプ(6) 内の右端側の液状作動流体下降部(9d)および
下側の液状作動流体通路(9a)を通って給気通路(5) 側へ
移動し、ここで液状作動流体の有する冷熱がプレート・
フィン(7)を介して給気に伝わる（図３参照）。その結
果、給気は外気温に比べるとやや低い約２７℃まで冷や
されてから屋内へ供給され、これにより屋内の冷房効率
の低下防止に寄与する。給気に冷熱を伝えた液状作動流
体は蒸発し、蒸発したガス状作動流体は左端側のガス状
作動流体上昇部(9b)および上側のガス状作動流体通路(9
c)を通って排気通路(4) 側へ移動し、ここで再び凝縮す
る。このように、夏期においては、作動流体がヒートパ
イプ(6) 内の作動流体循環路(9) を前方よりみて時計回
りに流れる。

【００２３】一方、冬期の場合には、暖房装置によって
暖められた屋内の空気が、排気入口(15)から高温排気通
路(4) を通って排気出口(13)から屋外へ排出される一
方、屋外の冷たい空気が、給気入口(14)から低温給気通
路(5) を通って給気出口(12)から屋内へ供給される。排
気入口(13)における排気温度は約２２℃で、給気入口(1
4)における給気温度は約−１２℃である。このさい、排
気通路(4) を通る排気の有する熱がプレート・フィン
(7) を介してヒートパイプ(6) に伝わり、ここで液状作
動流体の蒸発が起こる。蒸発したガス状作動流体は、ヒ
ートパイプ(6) 内の右端側のガス状作動流体上昇部(9b)
および上側のガス状作動流体通路(9c)を通って給気通路
(5) 側へ移動し、ここでガス状作動流体の有する熱がプ
レート・フィン(7) を介して給気に伝わる（図４参
照）。その結果、給気は外気温に比べるとかなり高い約
１０℃まで暖められてから屋内へ供給され、これにより
屋内の暖房効率の低下防止に寄与する。給気に熱を伝え
たガス状作動流体は凝縮し、凝縮した液状作動流体は左
端側の液状作動流体下降部(9d)および下側の液状作動流
体通路(9a)を通って排気通路(4) 側へ移動し、ここで再
び凝縮する。このように、冬期においては、作動流体が
ヒートパイプ(6) 内の作動流体循環路(9) を前方よりみ
て時計回りに流れており、ガス状作動流体上昇部(9b)お
よび液状作動流体下降部(9d)の位置が夏期と左右反対に
なっている。

【００２４】

【発明の効果】この発明によれば、ケーシング内に仕切
板が設けられ、仕切板を介してケーシング内の一方の側
に排気通路が、同他方の側に給気通路がそれぞれ設けら
れ、両通路に跨がるようにしてヒートパイプが仕切板に
貫通状に取り付けられ、ヒートパイプに多数のプレート
・フィンが並列状に取り付けられている換気兼熱交換装
置において、ヒートパイプ内の両端部を除く部分を上下
に区画する中間仕切壁がヒートパイプに設けられるとと
もに、ヒートパイプが水平状に配置されることにより、
ヒートパイプ内に、下側液状作動流体通路、一端側ガス
状作動流体上昇部、上側ガス状作動流体通路および他端
側液状作動流体下降部よりなりかつ給排気通路入口にお
ける給排気温度の高低関係に応じて作動流体の流れ方向
が変えられる作動流体循環路が形成されているので、夏
冬を問わず一年中使用することができる製品価値の高い
換気兼熱交換装置を安価に提供することができる。

【００２５】また、この発明によれば、ヒートパイプ用
素管に拡管用伸びしろを長さ方向に備えた中間仕切壁素
材を一体的に設け、この素管を仕切板およびプレート・
フィンの貫通孔に嵌め入れた状態で拡管することによ
り、ヒートパイプに仕切板およびプレート・フィンが固
着されているので、拡管による破損を生じることなく、
ヒートパイプと仕切板およびプレート・フィンとを十分
に密着させることができて、製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による換気兼熱交換装置の一実施例を
示すものであって、ケーシングの一部を切り欠いた状態
の斜視図である。

【図２】換気兼熱交換装置の要部を示す垂直横断面図で
ある。

【図３】換気兼熱交換装置を夏期に使用した場合におけ
るヒートパイプ内の作動流体の流れを示す図である。

【図４】換気兼熱交換装置を冬期に使用した場合におけ
るヒートパイプ内の作動流体の流れを示す図である。

【図５】ヒートパイプ用素管の横断面図である。

【図６】ヒートパイプ用素管を拡管してプレート・フィ
ンを接合した状態を示す横断面図である。

【図７】ヒートパイプ用素管の変形例を示す横断面図で
ある。

【図８】従来の換気兼熱交換装置を示す垂直横断面図で
ある

【符号の説明】

(1) …換気兼熱交換装置 (2) …ケーシング (3) …仕切板 (4) …排気通路 (5) …給気通路 (6) …ヒートパイプ (7) …プレート・フィン (8) …中間仕切壁 (9) …作動流体循環路 (9a)…下側液状作動流体通路 (9b)…一端側ガス状作動流体上昇部 (9c)…上側ガス状作動流体通路 (9d)…他端側液状作動流体下降部 (6M)…ヒートパイプ用素管 (8M)…中間仕切壁素材 (22)…拡管用伸びしろ (23)…貫通孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング(2) 内に仕切板(3) が設けら
   れ、仕切板(3) を介してケーシング(2) 内の一方の側に
   排気通路(4) が、同他方の側に給気通路(5)がそれぞれ
   設けられ、両通路(4,5) に跨がるようにしてヒートパイ
   プ(6) が仕切板(3) に貫通状に取り付けられ、ヒートパ
   イプ(6) に多数のプレート・フィン(7) が並列状に取り
   付けられている換気兼熱交換装置において、ヒートパイ
   プ(6)内の両端部を除く部分を上下に区画する中間仕切
   壁(8) がヒートパイプ(6) に設けられるとともに、ヒー
   トパイプ(6) が水平状に配置されることにより、ヒート
   パイプ(6) 内に、下側液状作動流体通路(9a)、一端側ガ
   ス状作動流体上昇部(9b)、上側ガス状作動流体通路(9c)
   および他端側液状作動流体下降部(9d)よりなりかつ給排
   気通路(4,5) 入口における給排気温度の高低関係に応じ
   て作動流体の流れ方向が変えられる作動流体循環路(9)
   が形成されている、換気兼熱交換装置。
2. 【請求項２】 ヒートパイプ用素管(6M)に拡管用伸びし
   ろ(22)を長さ方向に備えた中間仕切壁素材(8M)を一体的
   に設け、この素管(6M)を仕切板(3) およびプレート・フ
   ィン(7) の貫通孔(23)に嵌め入れた状態で拡管すること
   により、ヒートパイプ(6) に仕切板(3) およびプレート
   ・フィン(7) が固着されている、請求項１記載の換気兼
   熱交換装置。