JPWO2016194086A1 - 熱交換型換気装置 - Google Patents

Abstract

熱交換型換気装置は、給気経路と、排気経路とが内部に形成された本体と、給気経路と排気経路とが内部に形成された本体と、給気用送風機と、排気用送風機と、熱交換器（２）と、を備え、熱交換器（２）は、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、給気用送風機（３）と排気用送風機（４）は、本体の内部における仕切部材の積層方向に沿って並べて配置されるとともに、熱交換器（２）の辺のうち積層方向に沿って延びる一辺と当接し、給気用送風機（３）および排気用送風機（４）の熱交換器（２）との当接部分には、積層方向に沿って延びる溝（２５ｂ）が形成され、溝（２５ｂ）には、積層方向に沿って延びる突起（３３，４３）が形成される。

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。

熱交換型換気装置に用いられる熱交換器は、シート状の仕切板である複数の熱交換板が間隔を空けて積層され熱交換素子を備える。特許文献１には、熱交換板が矩形形状を呈することで、直方体形状を呈する熱交換素子が開示されている。

特許第３３０５５６１号公報

熱交換型換気装置の本体の内部では、熱交換器と本体とが当接している。本体の内部では、熱交換器と本体との当接部分が給気経路と排気経路との境界部分になっており、両経路を流通する空気の混合を防ぐために、熱交換器と本体の当接部分には、一方の経路から他方の経路への空気の漏れを防ぐための気密性が要求される。特に、経年変化によって熱交換素子が収縮した場合にも、気密性が確保される構成が要求される。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱交換器と本体との気密性の向上を図ることのできる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、給気経路内に設けられた給気用送風機と、排気経路内に設けられた排気用送風機と、本体の内部に設けられて、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させる熱交換器と、を備え、熱交換器は、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、給気用送風機と排気用送風機は、本体の内部における仕切部材の積層方向に沿って並べて配置されるとともに、熱交換器の辺のうち積層方向に沿って延びる一辺と当接し、給気用送風機および排気用送風機の熱交換器との当接部分には、積層方向に沿って延びる溝が形成され、溝には、積層方向に沿って延びる突起が形成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、熱交換器と本体との気密性の向上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 実施の形態１にかかる熱交換型換気装置における給気用送風機および排気用送風機の分解斜視図 図４に示すＤ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。給気用送風機３と、排気用送風機４は、各経路において熱交換器２の下流側に配置されている。

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、排水側ドレンパン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。

支持凹部２５ａ〜２５ｄのうち、給気用送風機３および排気用送風機４側に設けられる支持凹部２５ｂは、給気用送風機３および排気用送風機４に形成されている。図８は、実施の形態１にかかる熱交換型換気装置１００における給気用送風機３および排気用送風機４の分解斜視図である。

給気用送風機３のケーシング３１は、モータ（図示しない）の回転軸３２に直交する分割面にて、回転軸３２に沿った方向に分割可能とされた、第１のケーシングである吸込側ケーシング３ａと、第２のケーシングであるモータケーシング３ｂとを有する。吸込側ケーシング３ａとモータケーシング３ｂとを組み合わせることでケーシング３１が構成される。吸込側ケーシング３ａには、吸込部３４が形成される。

排気用送風機４のケーシング４１は、モータ（図示しない）の回転軸４２に直交する分割面にて、回転軸４２に沿った方向に分割可能とされた、第１のケーシングである吸込側ケーシング４ａと、第２のケーシングであるモータケーシング４ｂとを有する。吸込側ケーシング４ａとモータケーシング４ｂとを組み合わせることでケーシング４１が構成される。吸込側ケーシング４ａには、吸込部４４が形成される。

給気用送風機３の吸込側ケーシング３ａと排気用送風機４の吸込側ケーシング４ａは、同一形状の部品である。給気用送風機３のモータケーシング３ｂと排気用送風機４のモータケーシング４ｂは、同一形状の部品である。すなわち、給気用送風機３のケーシング３１と排気用送風機４のケーシング４１は、同一形状の部品で構成される。これにより、部品点数の削減および製造コストの抑制を図ることができる。

給気用送風機３と排気用送風機４とは、回転軸３２と回転軸４２とが平行とされ、互いに吸込部３４，４４が反対方向を向くように並べて配置される。

図９は、図４に示すＤ部分を拡大した部分拡大断面図である。排気用送風機４のケーシング４１は、吸込側ケーシング４ａとモータケーシング４ｂとの分割面が、熱交換器２の積層方向に沿って延びる一辺と当接する。この吸込側ケーシング４ａとモータケーシング４ｂとの分割面に、支持凹部２５ｂが形成される。これは、排気用送風機４のケーシング４１が、支持凹部２５ｂ部分で吸込側ケーシング４ａとモータケーシング４ｂとに分割可能とされると換言できる。吸込側ケーシング４ａおよびモータケーシング４ｂの分割面には、互いに向き合う傾斜面４５が形成される。吸込側ケーシング４ａとモータケーシング４ｂとを組み合わせることで、互いに向き合う傾斜面４５によって支持凹部２５ｂが形成される。傾斜面４５によって形成される支持凹部２５ｂは、１８０°未満のＶ字形状の溝となる。支持凹部２５ｂの内壁面を構成する傾斜面４５には、積層方向に沿って延びる突起４３が形成されている。

給気用送風機３のケーシング３１も排気用送風機４のケーシング４１と同様に、吸込側ケーシング３ａとモータケーシング３ｂとの分割面が、熱交換器２の積層方向に沿って延びる一辺と当接する。この吸込側ケーシング３ａとモータケーシング３ｂとの分割面に、支持凹部２５ｂが形成される。吸込側ケーシング３ａおよびモータケーシング３ｂの分割面には、互いに向き合う傾斜面３５が形成される。吸込側ケーシング３ａとモータケーシング３ｂとを組み合わせることで、互いに向き合う傾斜面３５によって支持凹部２５ｂが形成される。傾斜面３５によって形成される支持凹部２５ｂは、１８０°未満のＶ字形状の溝となる。支持凹部２５ｂの内壁面を構成する傾斜面３５には、積層方向に沿って延びる突起３３が形成されている。

支持凹部２５ｂには、熱交換器２の枠材２２および外側突起５２が嵌まる。支持凹部２５ｂと枠材２２との隙間には、クッション材５０が挟み込まれる。

詳細な図示は省略するが、支持凹部２５ａ，２５ｃ，２５ｄにも、枠材２２および外側突起５２が嵌まる。また、支持凹部２５ａ，２５ｃ，２５ｄにも積層方向に沿って延びる突起が内壁面に形成される。また、支持凹部２５ａ，２５ｃ，２５ｄと枠材２２との隙間にもクッション材５０が挟み込まれる。

以上説明した熱交換型換気装置１００によれば、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、支持凹部２５ａ〜２５ｄの内壁面に形成された突起３３，４３が、クッション材５０に線接触することで、支持凹部２５ａ〜２５ｄの内壁面とクッション材５０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、経年劣化による熱交換器２の収縮、組立て誤差、または製造誤差によって、支持凹部２５ａ〜２５ｄの内壁面と枠材２２との隙間が拡大した場合であっても、また、突起３３，４３がクッション材５０に接触していれば、気密性を確保することができるため、経年劣化による熱交換器２の収縮、組立て誤差、または製造誤差によって、支持凹部２５ａ〜２５ｄの内壁面と枠材２２との隙間が拡大した場合であっても、気密性が確保されやすい。

また、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、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。

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、３ａ 吸込側ケーシング（第１のケーシング）、３ｂ モータケーシング（第２のケーシング）、４ 排気用送風機、４ａ 吸込側ケーシング（第１のケーシング）、４ｂ モータケーシング（第２のケーシング）、５ 給気フィルター、６ 排気フィルター、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、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、３１ ケーシング、３２ 回転軸、３３ 突起、３４ 吸込部、３５ 傾斜面、４１ ケーシング、４２ 回転軸、４３ 突起、４４ 吸込部、４５ 傾斜面、５０ クッション材、５２ 外側突起、５３，５４ 内側突起、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、
   前記給気経路内に設けられた給気用送風機と、
   前記排気経路内に設けられた排気用送風機と、
   前記本体の内部に設けられて、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、を備え、
   前記熱交換器は、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、
   前記給気用送風機および前記排気用送風機は、前記本体の内部における前記仕切部材の積層方向に沿って並べて配置されるとともに、前記熱交換器の辺のうち前記積層方向に沿って延びる一辺と当接し、
   前記給気用送風機および前記排気用送風機の前記熱交換器との当接部分には、前記積層方向に沿って延びる溝が形成され、
   前記溝には、前記積層方向に沿って延びる突起が形成されることを特徴とする熱交換型換気装置。
2. 前記給気用送風機および前記排気用送風機は、前記溝を中心に分割可能なケーシングを有す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. 前記ケーシングは、吸込部が形成された第１のケーシングと、前記第１のケーシングと組み合わされる第２のケーシングとに分割可能とされ、
   前記給気用送風機の前記第１のケーシングと前記排気用送風機の前記第１のケーシングとが同一の形状であり、
   前記給気用送風機の前記第２のケーシングと前記排気用送風機の前記第２のケーシングとが同一の形状であ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。