JPWO2017141444A1 - 熱交換器および熱交換換気装置 - Google Patents

熱交換器および熱交換換気装置 Download PDF

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Abstract

熱交換器20は、角柱状の熱交換素子21と、熱交換素子21の軸方向に沿って延びる辺ごとに取り付けられる複数の枠部材22と、熱交換素子21の軸方向に垂直な端面を覆うと共に複数の枠部材22が連結されるカバー部材23とを備え、複数の枠部材22とカバー部材23との各連結部には、熱交換素子21の軸方向に垂直な方向に沿った枠部材22の移動を許容する間隙25,26が設けられる。これにより、複数の枠部材22が熱交換素子21の変形に伴って移動可能となる。

Description

本発明は、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器および当該熱交換器による熱交換を行いながら換気を行う熱交換換気装置に関する。
従来、建物内の換気を行う換気装置として、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器を備えた熱交換換気装置が知られている。例えば、特許文献1には、熱交換器を構成する熱交換素子のコーナー部(角部)にコーナーガイド(枠部材)を接着すると共に、熱交換素子の端面を覆うカバーに固定することにより、熱交換素子の角部の保護、および熱交換換気装置本体と熱交換素子との当接部における気密の確保を図る熱交換換気装置が開示されている。
特開2008−25982号公報
しかしながら、一般に特殊加工紙で形成される熱交換素子は、熱交換素子を通過する空気により乾燥と湿潤とを繰り返すことにより、長期間の使用で縮小する傾向にある。このため、熱交換素子の角部に接着した枠部材をカバーに固定する特許文献1の構成では、熱交換素子が縮小することで、枠部材が変形したり、熱交換素子と枠部材との接着が剥がれたり、熱交換素子が変形したり、破損したりする。この結果、熱交換素子と枠部材との間、および熱交換素子内の間に隙間が形成され、当該隙間を通して、給気風路および排気風路の一方の風路から他方の風路へ気流が漏れることで、換気風量が変化したり、排気流に含まれる汚染要素が給気流へ混入したり、熱交換効率が低下したりするという問題点があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、長期間の使用で熱交換素子が縮小しても、給気流と排気流との間で気流の漏れが発生することを抑制することができる熱交換器および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、本発明の熱交換器は、給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器であって、角柱状の熱交換素子と、前記熱交換素子の軸方向に沿って延びる辺ごとに取り付けられる複数の枠部材と、を備える。前記複数の枠部材は、前記熱交換素子の変形に伴って移動可能であることを特徴とする。
本発明の熱交換器および熱交換換気装置によれば、長期間の使用で熱交換素子が縮小しても、給気流と排気流との間で気流の漏れが発生することを抑制することができるという効果を奏する。
実施の形態1にかかる熱交換換気装置を示す概略正面図 実施の形態1にかかる熱交換換気装置を示す概略平面図 実施の形態1にかかる熱交換器を示す分解斜視図 実施の形態1にかかる熱交換器の要部を示す要部拡大図 実施の形態1にかかる熱交換器の枠部材とカバー部材との連結部を示す説明図 実施の形態1にかかる熱交換器の枠部材とカバー部材との連結部を示す説明図 実施の形態1にかかる熱交換器の熱交換素子が縮小する方向を示す模式図 熱交換器が筐体内に取付けられた状態を示す模式図 熱交換器を筐体に対して挿抜する際の状態を示す模式図 熱交換器の取り付け状態における熱交換換気装置を示す正面図 第1可動レールの筐体への取り付け位置を示す分解斜視図 第3側板における第1可動レールの取り付け部を示す断面図 第4側板における第1可動レールの取り付け部を示す断面図 第3側板における第2可動レールの取り付け部を示す断面図 第4側板における第2可動レールの取り付け部を示す断面図 実施の形態2にかかる熱交換換気装置を示す概略平面図
以下に、本発明の実施の形態にかかる熱交換器および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、実施の形態1にかかる熱交換換気装置1を示す概略正面図であり、図2は、実施の形態1にかかる熱交換換気装置1を示す概略平面図である。熱交換換気装置1は、天井裏の空間に取り付けられ、ダクト(図示せず)を通じて給排気する全熱交換形の換気装置である。熱交換換気装置1は、外郭を形成する筐体10と、筐体10内に挿抜可能に収納される角柱状(実施の形態1では、四角柱状)の熱交換器20と、筐体10内で熱交換器20を支持する複数の支持部材30とを備える。
筐体10は、室外側に配置される第1側板11と、第1側板11と対向すると共に室内側に配置される第2側板12と、第1側板11および第2側板12の間を延びる第3側板13と、第3側板13と対向すると共に第1側板11および第2側板12の間を延びる第4側板14と、第1側板11,第2側板12,第3側板13および第4側板14の上部に取り付けられた天板15と、第1側板11,第2側板12,第3側板13および第4側板14の下部に取り付けられた底板16とを有する六面体状に形成される。筐体10は、熱交換換気装置1の設置状態において、天板15が鉛直方向Yの上側、底板16が鉛直方向Yの下側に位置する。
第1側板11には、室外の空気を吸い込む室外側吸込口111と、室内空気を室外へと排出する室外側排気口112とが設けられている。また、第2側板12には、室内の空気を吸い込む室内側吸込口121と、室外側吸込口111から吸い込んだ室外空気を室内へ供給する室内側吹出口122とが設けられている。第3側板13は、図2に示すように、筐体10に熱交換器20を挿抜可能とするメンテナンス開口130を有する。また、第3側板13には、メンテナンス開口130を塞ぐメンテナンスカバー40が着脱自在に取り付けられる。メンテナンスカバー40の内側には、熱交換器20の端面およびメンテナンス開口130の内周面と当接するシール部材41が貼り付けられている。
筐体10は、室外側吸込口111と室内側吹出口122とを連通させると共に図1に示す実線矢印の方向に給気流が流れる給気風路、および室内側吸込口121と室外側排気口112とを連通させると共に図1に示す破線矢印の方向に排気流が流れる排気風路を、互いに独立した風路として区画する第1ケーシング17および第2ケーシング18とを有する。第1ケーシング17は、排気風路の途中に配置されて排気流を発生させる排気送風機42を保持する。また、第2ケーシング18は、給気風路の途中に配置されて給気流を発生させる給気送風機43を保持する。
熱交換器20は、図1に示すように、筐体10の中央部において、給気風路の途中および排気風路の途中に配置され、給気風路および排気風路の一部を形成する。熱交換器20は、図1に示すように、筐体10に固定された複数の支持部材30によって四隅の角部20aが支持される。
実施の形態1にかかる熱交換器20の構成について説明する。図3は、熱交換器20の分解斜視図を示す図であり、図4は、熱交換器20の要部を示す要部拡大図である。熱交換器20は、角柱状の熱交換素子21と、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びる辺21aごとに取り付けられる4つの枠部材22と、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な端面21bを覆うと共に複数の枠部材22が連結される2つのカバー部材23とを備える。実施の形態1において、枠部材22は4つであるが、枠部材22の数は、4つに限定されない。
熱交換素子21は、特殊加工紙により形成されており、軸方向Xに垂直な平面で切断した切断面が正方形となる角柱形状を呈する。なお、熱交換素子21は、軸方向Xに垂直な平面で切断した切断面が長方形となるものであってもよいし、軸方向Xに垂直な平面で切断した切断面が多角形となるものであってもよい。すなわち、熱交換器20は、多角柱状に形成されてもよい。熱交換素子21は、詳細な構成の図示は省略するが、給気空気が通る複数の給気通路と排気空気が通る複数の排気通路とを有する。各給気通路と各排気通路とは、互いに独立した風路として交差している。
図3および図4に示すように、各枠部材22は、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びる枠本体22aと、枠本体22aの両端において熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に延出された凸部22bとを有する。枠本体22aは、熱交換素子21の辺21aと当接可能に形成されており、当該辺21aと当接する部分には、接着剤またはシール剤が塗布される。これにより、各枠部材22が熱交換素子21の各辺21aに接着によって固定される。
カバー部材23は、図4に示すように、熱交換素子21の端面21bに沿って四角形状に形成されると共に当該端面21bに当接するカバー本体23aと、カバー本体23aの熱交換素子21の端面21bと当接する面とは逆側の面の四隅の角部231に形成され、熱交換素子21の端面21bに向けて窪む複数の凹部23bとを有する。カバー本体23aは、熱交換素子21とは逆側の面にメンテナンス時に用いるハンドル44が取り付けられている。
各枠部材22とカバー部材23とは、連結部24において連結されている。連結部24は、上記枠部材22の凸部22bと、カバー部材23の凹部23bと有する。図5および図6は、熱交換器20の枠部材22とカバー部材23との連結部24を示す説明図である。図5に示すように、枠部材22の凸部22bは、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に摺動自在にカバー部材23の凹部23b内に収まり、当該凹部23bを熱交換素子21とは逆側から覆う。
枠部材22の凸部22bは、図5に示すように、凸部22bの先端22c(以下、凸部先端22cと称する)と、凸部22bの基端22d(以下、凸部基端22dと称する)との間に、両側部から内側に向けて突出する枠側掛止部22tを有している。また、カバー部材23の凹部23bは、上記枠側掛止部22tに掛止可能なフック形状を有する2つのカバー側掛止部23tを有する。枠側掛止部22tとカバー側掛止部23tとは、スナップフィットで連結可能となっている。これにより、凸部22bと凹部23bとが容易に外れないようにすることができるため、組み立てにおいて、一端側を取り付け後に他端側を取り付ける際に、枠部材22がカバー部材23から外れてしまうことを抑制することができ、容易に連結することができる。このように、熱交換素子21の端面21bにカバー部材23を当接させ、熱交換素子21の各辺21aに接着された各枠部材22とカバー部材23とを連結することで、特殊加工紙によって形成される熱交換素子21の形状を安定に保持することができる。
図5に示すように、枠部材22とカバー部材23との連結部24には、間隙25,26が設けられている。間隙25,26は、枠部材22が、熱交換素子21の軸方向Xと垂直な方向に沿って移動することを許容する。間隙25は、枠部材22の凸部22bの凸部先端22cと、カバー部材23の凹部23bの凹部基端23dとの間に設けられる。また、間隙26は、枠部材22の凸部22bの凸部基端22dと、カバー部材23の凹部23bの凹部先端23cとの間に設けられる。実施の形態1において、凹部先端は、カバー側掛止部23tの先端である。
熱交換素子21は、熱交換換気装置1が長期間にわたって使用されることによって、熱交換換気装置1を通過する空気により乾燥と湿潤とを繰り返して膨張したり、縮小することがある。図7は、熱交換素子21が縮小する方向を示す模式図である。熱交換素子21は、軸中心21oに向かって収縮する。実施の形態1の熱交換器20は、上述したように、枠部材22とカバー部材23との連結部24に、熱交換素子21の軸方向Xと垂直な方向に沿った枠部材22の移動を許容する間隙25,26が設けられている。この構造は、熱交換素子21が軸中心21oに向かって縮小したとしても、図6に示すように、枠部材22を間隙25,26の分だけ熱交換素子21の軸中心21oに接近する方向に移動させることを可能とする。
このように、熱交換換気装置1は、長期間の使用により熱交換素子21が軸中心21oに向かって縮小した際に、枠部材22を熱交換素子21の変形に伴って移動させることで、枠部材22が変形したり、熱交換素子21と枠部材22との接着が剥がれたり、熱交換素子21が変形したり、破損したりすることを良好に抑制することができる。従って、熱交換換気装置1は、熱交換素子21と枠部材22との間、および熱交換素子21内の間に隙間が形成されないようにして、給気風路および排気風路の一方から他方へと気流が漏れて換気風量が変化したり、排気流に含まれる汚染要素が給気流へ混入したり、熱交換効率が低下したりすることを良好に抑制することが可能となる。
実施の形態1において、間隙25,26は、すべて同じ長さで、長期間の使用による熱交換素子21の最大縮小長さの半分とすることが好ましい。間隙25,26をすべて同じ長さとすることにより、対角線上に位置する枠部材22の可動量の偏りを抑制し、熱交換素子21の軸中心21oが初期の取り付け状態における位置から移動してしまうことを良好に抑制することが可能となる。
間隙25,26の長さを熱交換素子21の最大縮小長さの半分とすることで、少なくとも間隙25,26の分だけ枠部材22を熱交換素子21の変形に伴って移動させることにより、枠部材22が変形したり、熱交換素子21と枠部材22との接着が剥がれたり、熱交換素子21が変形したり、破損したりすることを良好に抑制することができる。
次に、筐体10内における熱交換器20の支持構造について説明する。以下の説明においては、熱交換素子21の天板15側(図1における上側)の辺21aに取り付けられる枠部材22を第1枠部材221、熱交換素子21の底板16側(図1における下側)の辺21aに取り付けられる枠部材22を第2枠部材222、熱交換素子21の第1側板11側(図1における左側)の辺21aに取り付けられる枠部材22を第3枠部材223、および熱交換素子21の第2側板12側(図1における右側)の辺21aに取り付けられる枠部材22を第4枠部材224という。
図8は、熱交換器20が筐体10内に取り付けられた状態を示す模式図であり、図9は、熱交換器20を筐体10に対して挿抜する際の状態を示す模式図である。図8および図9に示すように、熱交換器20は、筐体10内において、図8に円形矢印で示す一方向側への回動、および図9に円形矢印で示す他方向側への回動が可能とされている。
図8に示すように、熱交換器20の第1枠部材221には、枠本体22aに沿ってシール部材51が貼り付けられている。シール部材51の第1側板11側の端面51aは、熱交換器20の取り付け状態において熱交換素子21の熱交換素子21の天板15側の辺21aおよび底板16側の辺21aと熱交換素子21の軸中心21oとを通過する面A(以下、単に「面A」という)と平行に延びる。熱交換器20の第2枠部材222には、枠本体22aに沿ってシール部材52が貼り付けられている。シール部材52の第2側板12側の端面52aは、面Aと平行に延びる。
熱交換器20の第3枠部材223には、枠本体22aに沿ってシール部材53が貼り付けられている。シール部材53の天板15側の端面53aは、熱交換器20の取り付け状態において熱交換素子21の第1側板11側の辺21aおよび第2側板12側の辺21aと熱交換素子21の軸中心21oとを通過する面B(以下、単に「面B」という)と平行に延びる。熱交換器20の第4枠部材224には、枠本体22aに沿ってシール部材54が貼り付けられている。シール部材54の底板16側の端面54aは、面Bと平行に延びる。
上述したように、熱交換器20は、複数の支持部材30によって支持される。複数の支持部材30は、図8に示すように、熱交換器20を囲んで配置されている。複数の支持部材30は、筐体10に固定される第1固定レール31および第2固定レール32と、筐体10により熱交換素子21の軸方向Xと垂直な方向に移動自在に支持される第1可動レール33および第2可動レール34とを有する。第1可動レール33および第2可動レール34は、熱交換器20に図8に円形矢印で示す一方向側への回動力Fを付与する回動力付与手段60としても機能する。
第1固定レール31は、熱交換素子21の軸方向Xに延びるレールである。第1固定レール31は、筐体10の中央部において、天板15に固定されている。第1固定レール31は、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びると共に第1枠部材221よりも一方向側、図8においては円形矢印で示す方向側に形成された第1当接部31aを有する。第1当接部31aは、上記面Aと平行に延びると共に、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aに当接可能に形成されている。すなわち、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aと第1固定レール31の第1当接部31aとの当接面101は、面Aと平行に延びる。
第2固定レール32は、熱交換素子21の軸方向Xに延びるレールであり、筐体10の中央部において、底板16に固定されている。第2固定レール32は、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びると共に第2枠部材222よりも一方向側、図8においては円形矢印で示す方向側に形成された第1当接部32aを有する。第1当接部32aは、面Aと平行に延びると共に、第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面52aに当接可能に形成されている。すなわち、第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面52aと第2固定レール32の第1当接部32aとの当接面102は、面Aと平行に延びる。
第1可動レール33および第2可動レール34は、図2に示すように、熱交換素子21の軸方向Xに延びるレールであり、筐体10の第3側板13および第4側板14により熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向かつ鉛直方向Yに移動自在に支持されている。第1可動レール33および第2可動レール34は、図8に示すように、面Aを挟んで両側に一つずつ設けられる。なお、実施の形態1において、第1可動レール33は、熱交換器20の下側の縁部に沿って配置されるフィルター45を支持するフィルター支持部33bを有している(図10参照)。また、実施の形態1において、第2可動レール34は、熱交換器20の下側の縁部に沿って配置されるフィルター46を支持するフィルター支持部34bを有している(図10参照)。
第1可動レール33は、給気風路と排気風路とを区画する第1ケーシング17の熱交換器20側の端部17aの上方側すなわち天板15側、第3枠部材223の上方側すなわち天板15側に配置される。第1可動レール33の第1ケーシング17の端部17aと対向する面には、シール部材55が貼り付けられている。第1可動レール33は、シール部材55を介して第1ケーシング17の端部17aと当接可能とされている。また、第1可動レール33は、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びると共に第3枠部材223よりも他方向側、図9において円形矢印で示す方向側に形成された第2当接部33aを有する。第2当接部33aは、面Bと平行に延びると共に、第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aに当接可能に形成されている。すなわち、第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aと第1可動レール33の第2当接部33aとの当接面103は、面Bと平行に延びる。
第2可動レール34は、給気風路と排気風路とを区画する第2ケーシング18の熱交換器20側の端部18aの下方側すなわち底板16側、かつ、第4枠部材224の下方側すなわち底板16側に配置される。第2可動レール34の第2ケーシング18の端部18aと対向する面には、シール部材56が貼り付けられている。第2可動レール34は、シール部材56を介して第2ケーシング18の端部18aと当接可能とされている。また、第2可動レール34は、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びると共に第4枠部材224よりも他方向側、図9において円形矢印で示す方向側に形成された第2当接部34aを有する。第2当接部34aは、面Bと平行に延びると共に、第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aに当接可能に形成されている。すなわち、第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aと第2可動レール34の第2当接部34aとの当接面104は、面Bと平行に延びる。
このように構成された熱交換換気装置1において、熱交換器20を筐体10へ取り付ける際には、まず、図9に示すように、第1可動レール33を上方側すなわち天板15側に移動させて第1ケーシング17の端部17aから離すと共に、第2可動レール34を下方側すなわち底板16側に移動させて第2ケーシング18の端部18aから離して配置する。これにより、図9に示すように、熱交換器20の第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51と第1固定レール31の第1当接部31aとの間、第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52と第2固定レール32の第1当接部32aとの間、第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53と第1可動レール33の第2当接部33aとの間、および第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54と第2可動レール34との間を離した状態で、熱交換器20を第3側板13に形成されたメンテナス開口130から筐体10内へと容易にスライドさせて挿入することができる。また、熱交換器20の筐体10への挿入時にシール部材51,52,53および54と第1固定レール31,第2固定レール32,第1可動レール33および第2可動レール34との接触を回避することができるため、シール部材51,52,53および54を良好に保護することが可能となる。
その後、図8に示すように、第1可動レール33を下方側すなわち底板16側に移動させた位置に固定し、第1可動レール33のシール部材55を第1ケーシング17の端部17aに押し当てると共に、第1可動レール33の第2当接部33aを第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aに押し当てる。この結果、第1可動レール33の第2当接部33aがシール部材53の端面53aを介して第3枠部材223を下方に押圧する。更に、第2可動レール34を上方側すなわち天板15側に移動させた位置に固定し、第2可動レール34のシール部材56を第2ケーシング18の端部18aに押し当てると共に、第2可動レール34の第2当接部34aを第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aに押し当てる。この結果、第2可動レール34の第2当接部34aがシール部材54の端面54aを介して第4枠部材224を上方に押圧する。
これにより、熱交換器20には、図8に円形矢印で示す一方向側への回動力Fが付与され、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aが第1固定レール31の第1当接部31aに押し当てられると共に、第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面52aが第2固定レール32の第1当接部32aに押し当てられる。この結果、熱交換器20の四隅の角部20aすなわち各枠部材22すべてが複数の支持部材30に押し当てられ、熱交換器20が筐体10内で複数の支持部材30によって支持される。また、熱交換器20の四隅の角部20aすなわち各枠部材22に貼り付けられたシール部材51,52,53,および54が複数の支持部材30に押し当てられることにより、シール部材51,52,53,54,55および56を十分に圧縮し、給気風路と排気風路との間での空気流の漏れを抑制することができる。その結果、排気流に含まれる汚染要素が給気流へ混入することおよび熱交換効率の低下を抑制することができる。また、給気風路と排気風路との間の気密性を確保できるので、給気風路および排気風路における送風量の制御性を向上させることができる。図示しないダクトと筐体10との接続部における静圧が低減されるので、熱交換換気装置1に送風する電動機の容量を小さくして、消費電力量を抑制することもできる。
上述したように、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aと第1固定レール31の第1当接部31aとの当接面101、および第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面51aと第2固定レール32の第1当接部32aとの当接面102は、面Aと平行に延びる。また、第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aと第1可動レール33の第2当接部33aとの当接面103、および第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aと第2可動レール34の第2当接部34aとの当接面104は、面Bと平行に延びる。
これにより、図7に示すように、長期の使用によって熱交換素子21が軸中心21oに向かって収縮、すなわち面Aおよび面Bに平行な方向に沿って収縮したとしても、シール部材51,52,53および54の圧縮が弱まらないようにすることができる。また、熱交換素子21が軸中心21oに向かって収縮、すなわち面Aおよび面Bに平行な方向に沿って収縮し、熱交換器20の各枠部材22が熱交換素子21の収縮変形に伴って軸中心21o側に移動したとしても、当接面101,102,103および104の長さを十分に確保することができる。この結果、給気風路と排気風路との間のシール性を長期にわたって確保することが可能となる。
一方、熱交換器20の筐体10からの抜き取り時には、図9に示すように、第1可動レール33を上方に移動させて第1ケーシング17の端部17aおよび第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aから離すと共に、第2可動レール34を下方に移動させて第2ケーシング18の端部18aおよび第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aから離す。この結果、熱交換器20の取り付け状態において第1可動レール33および第2可動レール34から熱交換器20へと付与される一方向側への回動力Fが解除され、熱交換器20を図9に円形矢印で示す他方向側へと回動させることが可能となる。
筐体10の第3側板13のメンテナンス開口130を介して熱交換器20を図9に円形矢印で示す他方向側へと回動させれば、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aを第1固定レール31から離すことができる共に、第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面52aを第2固定レール32から離すことができる。この結果、熱交換器20を容易にスライドさせて筐体10から抜き取ることが可能となる。また、熱交換器20の筐体10からの抜き取り時にシール部材51,52,53および54と第1固定レール31,第2固定レール32,第1可動レール33,第2可動レール34との接触を回避することができるため、シール部材51,52,53および54を良好に保護することが可能となる。
次に、第1可動レール33および第2可動レール34の筐体10への取り付け構造について説明する。図10は、熱交換器20の取り付け状態における熱交換換気装置1を示す正面図であり、図11は、第1可動レール33の筐体10への取り付け位置を示す分解斜視図である。図10は、メンテナンスカバー40が第3側板13から取り外された状態を示す。
図10および図11に示すように、筐体10の第3側板13は、第1可動レール33を取り付けるために設けられる第1締結穴131aおよび第1長穴131bを有する。第1長穴131bは、第1締結穴131aの下方側すなわち底板16側に形成される。第1長穴131bは、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向かつ鉛直方向Yに延びる。また、図11に示すように、筐体10の第4側板14は、第1可動レール33を取り付けるために設けられる第1連結穴141aを有する。第1連結穴141aは、小径部と大径部とがつながった1つの穴である。第1連結穴141aは、小径部が大径部の上方側すなわち天板15側に形成される。
図12は、第3側板13における第1可動レール33の取り付け部を示す断面図であり、図13は、第4側板14における第1可動レール33の取り付け部を示す断面図である。図12に示すように、第1可動レール33の第3側板13側の端部は、ねじ71,72がねじ込まれる雌ねじが形成されたねじ穴を有する。第1可動レール33は、図10に示す熱交換器20の取り付け状態において、第3側板13の第1締結穴131aに挿通されたねじ71、および第3側板13の第1長穴131bの下部に挿通されたねじ72により、第3側板13に締結されて固定される。
図13に示すように、第1可動レール33の第4側板14側の端部は、第1連結穴141aの小径部に掛け止められるねじ73がねじ込まれる雌ねじが形成されたねじ穴を有し、ねじ73が予めねじ込まれている。ねじ73の頭部は、第1連結穴141aの大径部を通過できる大きさになっている。上述したように、第1可動レール33を第3側板13および第4側板14に固定する場合、すなわち熱交換器20の取り付け状態において、第1可動レール33は、熱交換器20の第3枠部材223を上方側すなわち天板15側から押圧する。この結果、第1可動レール33が第3側板13に締結されて固定されている状態では、第1可動レール33は、熱交換器20から反力として上向きの力を受ける。そのため、ねじ73の頭部を第1連結穴141aの小径部に掛け止めさえしておけば、第1可動レール33を第4側板14に対して固定することが可能となる。
図14は、第3側板13における第2可動レール34の取り付け部を示す断面図であり、図15は、第4側板14における第2可動レール34の取り付け部を示す断面図である。図10および図14に示すように、筐体10の第3側板13は、第2可動レール34を取り付けるために設けられる第2締結穴132aおよび第2長穴132bを有する。第2長穴132bは、第2締結穴132aの下方側すなわち底板16側に形成される。第2長穴132bは、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向かつ鉛直方向Yに延びる。また、図15に示すように、筐体10の第4側板14は、第2可動レール34を取り付けるために設けられる第2連結穴142aを有する。第2連結穴142aは、小径部と大径部とがつながった1つの穴である。第2連結穴142aは、小径部が大径部の下方側すなわち天板16側に形成される。
図14に示すように、第2可動レール34の第3側板13側の端部は、ねじ74,75がねじ込まれる雌ねじが形成されたねじ穴を有する。第2可動レール34は、図10に示す熱交換器20の取り付け状態において、第3側板13の第2締結穴132aに挿通されたねじ74、および第3側板13の第2長穴132bの上部に挿通されたねじ75により、第3側板13に締結されて固定される。
図15に示すように、第2可動レール34の第4側板14側の端部は、第2連結穴142aの小径部に掛け止められるねじ73がねじ込まれる雌ねじが形成されたねじ穴を有し、ねじ73が予めねじ込まれている。ねじ76の頭部は、第2連結穴142aの大径部を通過できる大きさになっている。上述したように、第2可動レール34を第3側板13および第4側板14に固定する場合、すなわち熱交換器20の取り付け状態において、第2可動レール34は、熱交換器20の第4枠部材224を下方側すなわち底板16側から押圧する。この結果、第2可動レール34が第3側板13に締結されて固定されている状態では、第2可動レール34は、熱交換器20から反力として下向きの力を受ける。そのため、ねじ76の頭部を第2連結穴142aの小径部に掛け止めさえしておけば、第2可動レール34を第4側板14に対して固定することが可能となる。
このように第3側板13および第4側板14に固定された第1可動レール33を熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動させる際には、図12に破線で示すように、ねじ71を第1可動レール33から取り外すと共に、ねじ72を緩めて、ねじ72を第1長穴131bに沿って移動させながら、第1可動レール33を上方に移動させる。この際、第4側板14においては、ねじ73が第1連結穴141aの小径部に掛け止められた状態を維持する。すなわち、第1可動レール33は、第4側板14側の端部が筐体10に対して固定されたまま、第3側板13側の端部において熱交換素子21の軸方向Xに沿って上方へと移動する。これにより、第1可動レール33による熱交換器20の第3枠部材223の下方への押圧を解除することができる。
また、第3側板13および第4側板14に固定された第2可動レール34を熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動させる際には、図14に破線で示すように、ねじ74を第2可動レール34から取り外すと共に、ねじ75を緩めて、ねじ75を第2長穴132bに沿って移動させながら、第2可動レール34を下方に移動させる。この際、第4側板14においては、ねじ76が第2連結穴142aの小径部に掛け止めされた状態を維持する。すなわち、第2可動レール34は、第4側板14側の端部が筐体10に対して固定されたまま、第3側板13側の端部において熱交換素子21の軸方向Xに沿って下方へと移動する。これにより、第2可動レール34による熱交換器20の第4枠部材224の上方への押圧を解除することができる。
このように、第1可動レール33および第2可動レール34は、一端側すなわち第4側板14側の端部で筐体10に固定され、他端側すなわち第3側板13側の端部で熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動自在に支持される。これにより、ねじ71,74を取り外すと共にねじ72,75を緩める作業を行うだけで、筐体10から第1可動レール33および第2可動レール34を外すことなく、第1可動レール33および第2可動レール34に熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向への移動幅を持たせることができる。
また、メンテナンス開口130が形成された第3側板13から離れた位置にある第4側板14側では、第1可動レール33をねじ73によって第1連結穴141aの小径部に掛け止めすると共に、第2可動レール34をねじ76によって第2連結穴142aの小径部に掛け止めする。これにより、第1連結穴141a,第2連結穴142aの小径部と大径部との間でねじ73,76を移動させるだけで、第1可動レール33および第2可動レール34の第4側板14への固定、および固定の解除を行うことができる。これにより、第1可動レール33を筐体10に対して容易に着脱可能とすることができる。
なお、第1可動レール33の第4側板14側の端部にねじ73を予めねじ込む代わりに、当該端部に第1連結穴141aの大径部に挿通可能かつ小径部に掛け止め可能な突起を形成しておいてもよい。第2可動レール34の第4側板14側の端部にねじ76を予めねじ込む代わりに、当該端部に第2連結穴142aの大径部に挿通可能かつ小径部に掛け止め可能な突起を形成しておいてもよい。
以上説明したように、実施の形態1にかかる熱交換器20では、熱交換素子21の軸方向Xに沿って延びる辺21aごとに取り付けられる複数の枠部材22が熱交換素子21の変形に伴って移動可能とされている。これにより、長期の使用によって熱交換素子21が変形したとしても、枠部材22が変形したり、熱交換素子21と枠部材22との接着が剥がれたり、熱交換素子21が変形したり、破損したりすることを良好に抑制することができる。従って、熱交換素子21と枠部材22との間、熱交換素子21内の間に隙間が形成されないようにして、長期間の使用で熱交換器20の熱交換素子21が縮小しても、給気流と排気流との間で気流の漏れが発生することを抑制することができる。
熱交換器20は、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な端面21bを覆うと共に複数の枠部材22が連結されるカバー部材23を更に備え、複数の枠部材22とカバー部材23との各連結部24には、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に沿った枠部材22の移動を許容する間隙25,26が設けられる。これにより、熱交換素子21が軸中心21oに向かって収縮した際に、熱交換素子21の変形に伴って枠部材22をカバー部材23に対して移動させることが可能となる。
間隙25,26は、複数の枠部材22とカバー部材23との連結部24ごとに、同じ長さとされる。これにより、対角線上の枠部材22の可動量の偏りを抑制し、熱交換素子21の軸中心21oが初期の取り付け状態から移動してしまうことを良好に抑制することが可能となる。間隙25,26は、熱交換素子21の収縮変形量に基づいて、複数の枠部材22とカバー部材23との連結部24ごとに、異なる長さとされてもよい。また、実施の形態1では、間隙25,26の長さを熱交換素子21の最大縮小長さの半分としたが、間隙25,26の長さを熱交換素子21の最大縮小長さとしてもよい。
連結部24は、枠部材22の一端から熱交換素子21の軸方向Xと垂直な方向に延出された凸部22bと、カバー部材23の熱交換素子21の端面21bとは逆側の面の角部231に形成され、端面21bに向けて窪む凹部23bとを有し、凸部22bは、熱交換素子21の軸方向Xと垂直な方向に摺動自在に凹部23b内に収まり、間隙25は、凸部22bの凸部先端22cと凹部23bの凹部基端23dとの間に設けられ、間隙26は、凹部23bの凹部先端23cと凸部22bの凸部基端22dとの間に設けられる。これにより、熱交換素子21が軸中心21oに向かって収縮した際に、熱交換素子21の変形に伴って、枠部材22の凸部22bとカバー部材23の凹部23bとを熱交換素子21の軸方向Xに摺動させることができる。この結果、熱交換素子21の変形に伴って枠部材22をカバー部材23に対して移動させることが可能となる。
凸部22bは、枠側掛止部22tを有し、凹部23bは、枠側掛止部22tに掛止可能なカバー側掛止部23tを有する。これにより、凸部22bと凹部23bとが容易に外れないようにすることができるため、組み立てにおいて、一端側を取り付け後に他端側を取り付ける際に、枠部材22がカバー部材23から外れてしまうことを抑制することができる。
枠側掛止部22tとカバー側掛止部23tとは、スナップフィット連結可能に形成されている。これにより、枠側掛止部22tとカバー側掛止部23tとを容易に連結することができる。
連結部24の構成は、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向への枠部材22の移動を許容するものでさえあれば、実施の形態1に示すものに限られない。例えば、枠部材22の凸部22bの軸方向Xと垂直な方向に延びる両側部に窪み部を設けると共に、カバー部材23の凹部23bの両側部に凸部22bの窪み部に掛け止め可能な突起部を形成してもよい。この場合、凸部22bの窪み部を軸方向Xと垂直な方向に延びるように形成し、凹部23bの突起部を窪み部の下縁に掛止すれば、軸方向Xに垂直な方向への枠部材22の移動を許容することが可能となる。また、カバー部材22の凹部23bの凹部基端23dに、凹部先端22cに向けて延びると共にフック形状を有するカバー側掛止部を形成し、枠部材22の凸部22bの凸部先端22cに、当該カバー側掛止部を掛止可能な枠側掛止部を形成してもよい。また、枠部材22の凸部22bの枠本体22a側の面に凹部を形成しておき、カバー部材23の角部231に当該凹部に摺動自在に収まる凸部を形成してもよい。
また、枠部材22の枠側掛止部22tとカバー部材22のカバー側掛止部23tとを掛止しておかずに、枠側掛止部22tとカバー側掛止部23tとの間に間隙が生じる位置に枠部材22を配置しておけば、吸水によって熱交換素子21が膨張した場合に、枠部材22を熱交換素子21の膨張に伴って、熱交換素子21の軸中心21oから離れる方向へと移動させることができる。
複数の支持部材30と枠部材22との当接面、すなわち、第1枠部材221に貼り付けられたシール部材51の端面51aと第1固定レール31の第1当接部31aとの当接面101、および第2枠部材222に貼り付けられたシール部材52の端面52aと第2固定レール32の第1当接部32aとの当接面102は、上記面Aと平行に延びる。また、第3枠部材223に貼り付けられたシール部材53の端面53aと第1可動レール33の第2当接部33aとの当接面103、および第4枠部材224に貼り付けられたシール部材54の端面54aと第2可動レール34の第2当接部34aとの当接面104は、上記面Bと平行に延びる。
これにより、長期の使用によって熱交換素子21が軸中心21oに向かって収縮、すなわち、上記面Aおよび上記面Bに平行な方向に沿って収縮し、熱交換器20の各枠部材22が熱交換素子21の収縮変形に伴って軸中心21o側に移動したとしても、当接面101,102,103および104の長さを十分に確保することができる。この結果、給気風路と排気風路との間のシール性を長期にわたって確保することが可能となる。
なお、各枠部材22と各支持部材30との間から空気流が漏れるおそれがない場合には、シール部材51,52,53,54を省略し、第1枠部材221と第1固定レール31の第1当接部31a、第2枠部材222と第1固定レール31の第1当接部31a、第3枠部材223と第1可動レール33の第2当接部33a、および第4枠部材224と第2可動レール34の第2当接部34aを直接当接させてもよい。各枠部材22と各支持部材30との間から空気流が漏れるおそれがない場合の例としては、各枠部材22と各支持部材30との当接部周辺における気流の圧力が低い場合、または、各枠部材22と各支持部材30との当接面の面精度を高くして、当該当接面の密着性すなわち気密性を確保できる場合が挙げられる。
実施の形態2.
図16は、実施の形態2にかかる熱交換換気装置1Bを示す概略平面図である。図示するように、熱交換換気装置1Bは、実施の形態1にかかる熱交換換気装置1の構成に加えて、排気流路内を流れる排気流を熱交換器20の上流側から当該熱交換器20の下流側へと導くバイパス流路Vを形成するための分離板19を備える。分離板19は、熱交換器20よりも第4側板14側に設けられ、筐体10に対して固定される。熱交換換気装置1Bにおいて、熱交換器20は、筐体10に取り付けられた際に、第4側板14側の端面が分離版19に当接する。なお、分離板19は、給気流路内を流れる給気流を熱交換器20の上流側から当該熱交換器20の下流側へと導くバイパス流路を形成するものであってもよい。
分離板19には、実施の形態1にかかる熱交換換気装置1の第4側板14に形成された第1連結穴141aと同じ形状を有する第1連結穴191a,実施の形態1にかかる熱交換換気装置1の第4側板14に形成された第2連結穴142aと同じ形状を有する第2連結穴192aが形成されている。熱交換換気装置1Bにおいて、第1可動レール33は、一端側すなわち第4側板14側の端部で筐体10に対して固定された部品である分離板19の第1連結穴191aの小径部にねじ73が掛け止められる。また、第2可動レール34は、一端側すなわち第4側板14側の端部で筐体10に対して固定された部品である分離板19の第2連結穴192aの小径部にねじ76が掛け止められる。第1可動レール33および第2可動レール34の他端側、すなわち第3側板13側の端部における取り付け部の構造は、実施の形態1にかかる熱交換換気装置1と同様である。
このように、実施の形態2にかかる熱交換換気装置1Bでは、第1可動レール33および第2可動レール34は、一端側で筐体10に対して固定された部品すなわち分離板19に固定され、他端側で筐体10の第3側板13により熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動自在に支持される。これにより、筐体10および分離板19から第1可動レール33および第2可動レール34を外すことなく、第1可動レール33および第2可動レール34に熱交換素子21の軸方向に垂直な方向への移動幅を持たせることができる。なお、第1可動レール33および第4可動レール34は、メンテナンス開口130を介して操作可能でさえあれば、筐体10の第3側板13側の端部においても、第3側板13とは異なる筐体10に対して固定される部材により熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動自在に支持されるものであってもよい。また、第1可動レール33および第2可動レール34は、分離板19に取り付けられる端部においても、第3側板13側の端部と同様に、熱交換素子21の軸方向Xに垂直な方向に移動自在に支持されるものであってもよい。
実施の形態1および実施の形態2では、全熱交換形の熱交換換気装置1,1Bに本発明を適用したが、本発明は、顕熱交換形の換気装置に適用してもよい。また、実施の形態1および実施の形態2では、単一の熱交換器20を用いるものとしたが、複数の熱交換器20を筐体10内に直列に挿入してもよい。この場合、熱交換器20同士の間に、シール部材を配置することで、熱交換器20同士の間の気密性を確保することができる。
以上の実施の形態1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 熱交換換気装置、10 筐体、11 第1側板、111 室外側吸込口、112 室外側排気口、12 第2側板、121 室内側吸込口、122 室内側吹出口、13 第3側板、130 メンテナンス開口、131a 第1締結穴、131b 第1長穴、132a 第2締結穴、132b 第2長穴、14 第4側板、141a 第1連結穴、142a 第2連結穴、15 天板、16 底板、17 第1ケーシング、17a 端部、18 第2ケーシング、18a 端部、19 分離板、191a 第1連結穴、192a 第2連結穴、20 熱交換器、20a 角部、21 熱交換素子、21a 辺、21b 端面、21o 軸中心、22 枠部材、22a 枠本体、22b 凸部、22c 凸部先端、22d 凸部基端、22t 枠側掛止部、221 第1枠部材、222 第2枠部材、223 第3枠部材、224 第4枠部材、23 カバー部材、23a カバー本体、23b 凹部、23c 凹部先端、23d 凹部基端、23t カバー側掛止部、231 角部、24 連結部、25,26 間隙、30 支持部材、31 第1固定レール、31a,32a 第1当接部、32 第2固定レール、33 第1可動レール、33a,34a 第2当接部、33b,33c,34b,34c フィルター支持部、34 第2可動レール、40 メンテナンスカバー、41 シール部材、42 排気送風機、43 給気送風機、44 ハンドル、45,46 フィルター、51,52,53,54,55,56 シール部材、51a,52a,53a,54a 端面、60 回動力付与手段、71,72,73,74,75,76 ねじ、101,102,103,104 当接面。

Claims (7)

  1. 給気流と排気流との間で熱交換を行う熱交換器であって、
    角柱状の熱交換素子と、
    前記熱交換素子の軸方向に沿って延びる辺ごとに取り付けられる複数の枠部材と、
    を備え、
    前記複数の枠部材は、前記熱交換素子の変形に伴って移動可能であることを特徴とする熱交換器。
  2. 前記熱交換素子の前記軸方向に垂直な端面を覆うと共に前記複数の枠部材が連結されるカバー部材を更に備え、
    前記複数の枠部材と前記カバー部材との各連結部には、前記熱交換素子の前記軸方向に垂直な方向に沿った前記枠部材の移動を許容する間隙が設けられることを特徴とする請求項1に記載の熱交換器。
  3. 前記間隙は、前記複数の枠部材と前記カバー部材との前記連結部ごとに、同じ長さであることを特徴とする請求項2に記載の熱交換器。
  4. 前記連結部は、前記枠部材の一端から前記軸方向と垂直な方向に延出された凸部と、前記カバー部材の前記熱交換素子の前記端面とは逆側の面の角部に形成され、該端面に向けて窪む凹部とを有し、
    前記凸部は、前記軸方向と垂直な方向に摺動自在に前記凹部内に収まり、
    前記間隙は、前記凸部の先端と前記凹部の基端との間、および前記凹部の先端と前記凸部の基端との間に設けられることを特徴とする請求項2または3に記載の熱交換器。
  5. 前記凸部は、枠側掛止部を有し、
    前記凹部は、前記枠側掛止部に掛止可能なカバー側掛止部を有することを特徴とする請求項4に記載の熱交換器。
  6. 前記枠側掛止部と前記カバー側掛止部とは、スナップフィットで連結可能であることを特徴とする請求項5に記載の熱交換器。
  7. 請求項1から6の何れか一項に記載の熱交換器を備えた熱交換換気装置であって、
    前記熱交換器を挿抜可能に収納する筐体と、
    前記筐体内で前記熱交換器の前記枠部材と当接して該熱交換器を支持する複数の支持部材と、
    を備え、
    前記支持部材と前記枠部材との当接面は、前記熱交換器の前記辺と該熱交換器の前記軸中心とを通過する面と平行に延びることを特徴とする熱交換換気装置。
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