WO2011030535A1 - 熱交換機器 - Google Patents

Abstract

熱交換機器は機体と、電動機と、排気用ファンケーシングと、給気用ファンケーシングと、熱交換素子と、給気風路と、排気風路と、熱交換素子とが複数個配置されて構成され、給気風路における屋外吸込口の直後および排気風路における室内吸込口の直後以外の位置に配置された熱交換素子の伝熱板の第１の積層ピッチは、給気風路における屋外吸込口の直後および排気風路における室内吸込口の直後にある熱交換素子の伝熱板の第２の積層ピッチより小さくしている。

Description

熱交換機器

　本発明は、室内の換気を行なう熱交換機器に関する。

　図１０は従来の熱交換機器の配置を示す側面構成図、図１１は同熱交換機器の配置を示す底面構成図である。

　図１０および図１１に示すように、機体１１４は下面に点検カバー１０１を、側面に室内吸込口１０２、室内吹出口１０３、屋外吸込口１０４、および屋外吹出口１０５を有している。また機体１１４は、中央部内に排気用羽根１０６と給気用羽根１０７とを電動機１０８に装着している。さらに機体１１４は、排気用羽根１０６の外側に排気用ファンケーシング１０９と、給気用羽根１０７の外側に給気用ファンケーシング１１０とが設けられている。

　排気用ファンケーシング１０９および給気用ファンケーシング１１０の外周部には、熱交換素子１１１が配置されている。給気風路１１２は、屋外吸込口１０４から給気用風路構成板１１５、熱交換素子１１１、給気用羽根１０７、および吹出管１１７を通じ室内吹出口１０３までである。一方、排気風路１１３は、室内吸込口１０２から排気用風路構成板１１６、熱交換素子１１１、排気用羽根１０６、および吹出管１１７を通じ屋外吹出口１０５までである（例えば、特許文献参照）。

　熱交換素子１１１は、排気風路１１３を通過する空気と、給気風路１１２を通過する空気との熱交換を行う。すなわち熱交換素子１１１は、排気風路１１３を通過する空気から、空調された室内空間の熱を回収し、その熱により給気風路１１２を通過する外気空気を冷やして（あるいは暖めて）室内に供給する。

　限られた機体１１４の容積において、熱交換素子１１１の熱交換効率を向上させるには、積層する伝熱板のピッチを狭くし、機体１１４の容積中の熱交換素子１１１の伝熱板の枚数を増加させてより多くの熱交換をおこなう。

　このような従来の熱交換機器では、限られた機体容積において熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを小さくして伝熱板の枚数を増加させると、熱交素子内部の通気抵抗が増加する。そのため、機体内部における風路の抵抗（通気抵抗）が増加し、換気量が不足するという課題があった。

特開２００６－３４９２２３号公報

　本発明は室内吸込口、室内吹出口、屋外吸込口、および屋外吹出口を側面に設けた箱状の機体と、機体の中央部内に排気用羽根および給気用羽根を装着した電動機と、排気用羽根の外側に設けられた排気用ファンケーシングと、給気用羽根の外側に設けられた給気用ファンケーシングと、伝熱板が積層され伝熱板の交互に温度の異なる空気を流して熱交換をおこなう熱交換素子と、屋外吸込口から熱交換素子、給気用羽根を通じ室内吹出口に連通する給気風路と、室内吸込口から熱交換素子、排気用羽根を通じ屋外吹出口に連通する排気風路と、排気用ファンケーシングおよび給気用ファンケーシングの外周部に熱交換素子を複数個配置した熱交換機器において、給気風路における屋外吸込口の直後以外の位置および排気風路における室内吸込口の直後以外の位置に配置された熱交換素子の伝熱板の第１の積層ピッチは、給気風路における屋外吸込口の直後および排気風路における室内吸込口の直後にある熱交換素子の伝熱板の第２の積層ピッチより小さいことしている。

　その結果、室内吸込口および屋外吸込口から室内および屋外の空気を吸い込み、その吸い込んだ空気の一部は伝熱板の積層ピッチを広くしてある熱交換素子の内部を流れる。そしてその空気は、排気用ファンケーシングおよび給気用ファンケーシングに吸い込まれ、屋外吹出口および室内吹出口から吹き出される。そのため、通気抵抗が増加することがなく、換気量が不足することもない。

図１は、本発明の実施の形態１の熱交換機器を示す側面構成図である。 図２は、同熱交換機器の底面構成図である。 図３Ａは、同熱交換機器の屋外吸込口および室内吸込口直後以外の熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図である。 図３Ｂは、同熱交換機器の屋外吸込口および室内吸込口直後の熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図である。 図３Ｃは、同熱交換機器の給気風路および排気風路の中間に位置する熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図である。 図４は、同熱交換機器の熱交換素子の積層方向の寸法を示す斜視図である。 図５は、同熱交換機器の異なる積層ピッチを混在させた熱交換素子の構成を示す斜視図である。 図６は、本発明の実施の形態２の熱交換機器のバイパス風路の配置を示す底面構成図である。 図７は、同熱交換機器のパイパス風路の構成を示す斜視図である。 図８は、同熱交換機器のバイパス風路の配置を示す底面構成図である。 図９は、同熱交換機器のバイパス風路内のフィルターの配置を示す底面構成図である。 図１０は、従来の熱交換機器の配置を示す側面構成図である。 図１１は、同熱交換機器の配置を示す底面構成図である。

　以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。

　（実施の形態１）
　図１は本発明の実施の形態１の熱交換機器を示す側面構成図、図２は同熱交換機器の底面構成図である。熱交換機器は、箱状の機体５の側面に、室内吸込口１、室内吹出口２、屋外吸込口３、および屋外吹出口４が設けられている。機体５の中央部内に排気用羽根６と給気用羽根７とが、電動機８に装着されている。排気用羽根６の外側に排気用ファンケーシング９が、給気用羽根７の外側に給気用ファンケーシング１０が設けられている。排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０の外周部には、熱交換素子１１が複数個配置されている。

　熱交換素子１１は、伝熱板２０が積層され、交互に温度の異なる空気である暖かい空気と冷たい空気とが流され、伝熱板２０において熱交換がおこなわれる。また、機体５内には、給気風路１２と、排気風路１３とが形成されている。ここで給気風路１２は、屋外吸込口３から熱交換素子１１、給気用羽根７を通じ室内吹出口２までである。排気風路１３は、室内吸込口１から熱交換素子１１、排気用羽根６を通じ屋外吹出口４までである。

　図３Ａは本発明の実施の形態１の熱交換機器の屋外吸込口および室内吸込口直後以外の熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図、図３Ｂは同熱交換機器の屋外吸込口および室内吸込口直後の熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図、図３Ｃは同熱交換機器の給気風路および排気風路の中間に位置する熱交換素子の伝熱板の積層ピッチを示す斜視図である。図３Ａに示すように、屋外吸込口３および室内吸込口１直後以外の熱交換素子１１の伝熱板２０の積層ピッチは、第１の積層ピッチ１５ａとする。また図３Ｂに示すように、給気風路１２における屋外吸込口３の直後にある熱交換素子１１ａと、排気風路１３における室内吸込口１の直後にある熱交換素子１１ｂとの伝熱板２０の積層ピッチは、第２の積層ピッチ１５ｂとする。ここで第２の積層ピッチ１５ｂは、第１の積層ピッチ１５ａより大きくする。また給気用ファンケーシング１０と室内吹出口２、排気用ファンケーシング９と屋外吹出口４は吹出管１４によって接続されている。

　このような構成の熱交換機器の動作について説明する。電動機８が運転されると、排気用羽根６、給気用羽根７が回転する。給気風路１２では、屋外吸込口３から外気が吸い込まれ、図１における底面の周囲、すなわち、熱交換素子１１の底面に外気が流れ、熱交換素子１１に流入する。熱交換素子１１を通過した外気は、給気用羽根７に吸込まれた後、室内吹出口２から室内に供給される。

　一方、排気風路１３では、室内吸込口１から室内の空気が吸い込まれ、図１における天面の周囲、すなわち、熱交換素子１１の天面に室内の空気が流れ、熱交換素子１１に流入する。熱交換素子１１を通過した空気は、排気用羽根６に吸込まれた後、屋外吹出口４から屋外に排出される。このとき、熱交換素子１１では、給気風路１２と排気風路１３とを通過する空気の間において熱交換が行われる。

　ここで、室内吸込口１および屋外吸込口３からそれぞれ、室内および屋外の空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気の一部は、伝熱板２０の第２の積層ピッチ１５ｂを広くしてある熱交換素子１１ａ、１１ｂの内部を流れる。そして吸い込まれた空気の一部は、排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０に吸い込まれ、それぞれ屋外吹出口４および室内吹出口２から吹き出される。

　給気風路１２の屋外吸込口３直後、および排気風路１３の室内吸込口１直後は、それぞれ屋外吹出口４および室内吹出口２に隣接している。そのため風路面積が最も小さくなり、最も通気抵抗が大きくなっている。そこで本発明の実施の形態１の熱交換機器では、給気風路１２の屋外吸込口３直後、および排気風路１３の室内吸込口１の直後の熱交換素子１１ａ、１１ｂの伝熱板の第２の積層ピッチ１５ｂを局部的に広くしている。その結果、熱交換効率を大幅に下げることなく屋外吸込口３、および室内吸込口１直後の通気抵抗を下げることができる。

　また図３Ｃに示すように、給気風路１２の中間に位置し、かつ排気風路１３の中間に位置する熱交換素子１１ｃの伝熱板２０の第３の積層ピッチ１５ｃは、第１の積層ピッチ１５ａより小さくする。

　室内吸込口１および屋外吸込口３から、それぞれ室内および屋外の空気が吸い込まれ、その吸い込まれた空気の一部は伝熱板２０の第３の積層ピッチ１５ｃを小さくしてある熱交換素子１１ｃの内部を流れる。そして吸い込まれた空気の一部は、排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０に吸い込まれ、屋外吹出口４および室内吹出口２から吹き出される。

　本発明の実施の形態１の熱交換機器において、熱交換素子１１ｃは、給気風路１２における屋外吸込口３、および排気風路１３における室内吸込口１から離れて各風路の中間に位置する。熱交換素子１１ｃは、室内吸込口１から排気用ファンケーシング９、および屋外吸込口３から給気用ファンケーシング１０へ向かって多くの空気が流れる最短風路部分から離れている。そのため熱交換素子１１ｃは、空気流により生じる圧力損失の影響が少なくなる。従って、熱交換素子１１ｃの伝熱板２０の第３の積層ピッチ１５ｃを局部的に小さくしても、機体５内の通気抵抗が極端に大きくなることはない。そして屋外吸込口３、および室内吸込口１の直後に配置した熱交換素子１１より多くの熱交換がおこなわれ、熱交換機器全体としての熱交換効率を向上させることができる。

　図４は、本発明の実施の形態１の熱交換機器の熱交換素子の積層方向の寸法を示す斜視図である。熱交換素子１１は、伝熱板２０の積層ピッチ１５方向の寸法（積層方向の寸法１６）が異なるようにする。

　このようによれば、伝熱板２０の積層方向の寸法１６が異なる複数の熱交換素子１１は、機体５内部への熱交換素子１１の装着位置が明確となり、熱交換素子１１の装着間違えをなくすことができる。従って、機体５製造時の熱交換素子１１の装着を確実にできるだけでなく、使用時の熱交換素子１１の清掃等におけるメンテナンス性を向上させることもできる。

　図５は、本発明の実施の形態１の熱交換機器の異なる積層ピッチを混在させた熱交換素子の構成を示す斜視図である。排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０の外周部にそれぞれ配置された個々の熱交換素子１１は、異なる積層ピッチ１５を混在させて形成してもよい。

　このようによれば、熱交換効率と機体５内部の通気抵抗とを熱交換素子１１の混在配置ではなく熱交換素子１１自体により調整することができる。また、機体５内部への熱交換素子１１の装着を間違うことなく行うことができるので、機体５製造時の熱交換素子１１の装着を確実にできる。さらに、使用時の熱交換素子１１の清掃等におけるメンテナンス性を向上させることもできる。

　（実施の形態２）
　図６は本発明の実施の形態２の熱交換機器のバイパス風路の配置を示す底面構成図、図７は同熱交換機器のパイパス風路の構成を示す斜視図である。本発明の実施の形態２では、実施の形態１と同一構成要素については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

　図６に示すように、本発明の実施の形態２の熱交換機器は、排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０の外周部に、熱交換素子１１を複数個配置するとともにバイパス風路１７（図７）を配置する。すなわち、給気風路１２を通過する空気の一部は、バイパス風路１７を通って直接、給気用羽根７に吸い込まれ、そのまま室内に供給される。一方、排気風路１３を通過する空気の一部は、バイパス風路１７を通って直接、排気用羽根６に吸い込まれ、そのまま屋外に排出される。

　本発明の実施の形態２の熱交換機器では、熱交換素子１１とバイパス風路１７とを混在させて配置する。その結果、バイパス風路１７の配置位置を調整することにより、熱交換機器の熱交換効率と、機体５内部の通気抵抗とを調整することができる。

　図８は、本発明の実施の形態２の熱交換機器のバイパス風路の配置を示す底面構成図である。熱交換機器は、排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０の外周部全てに、図８にて示すバイパス風路１７を配置する。

　このようによれば、機体５の形状を維持したまま、同時に給気と排気とをおこなう送風機とすることができる。

　図９は、本発明の実施の形態２の熱交換機器のバイパス風路内のフィルターの配置を示す底面構成図である。熱交換機器は、排気用ファンケーシング９および給気用ファンケーシング１０の外周部に、内部にフィルター１８を設けたバイパス風路１７を配置する。

　このようによれば、機体５外部に別途フィルターを設けることなく、室内へ供給する空気を浄化することができる。

　バイパス風路１７に装着するフィルター１８は、塵埃用フィルターおよび脱臭用フィルターを用いればよい。

　また、バイパス風路１７に装着するフィルター１８として、吸音材を用いることによって、機体５内部の通風音を低減することができる。

　熱交換効率を大幅に下げることなく機体内部の通気抵抗を低減することが可能なため、機体の大きさを維持したまま機体の通気抵抗を低減させる必要がある熱交換器を有する送風機器等の用途に適用できる。

１　　室内吸込口
２　　室内吹出口
３　　屋外吸込口
４　　屋外吹出口
５　　機体
６　　排気用羽根
７　　給気用羽根
８　　電動機
９　　排気用ファンケーシング
１０　　給気用ファンケーシング
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ　　熱交換素子
１２　　給気風路
１３　　排気風路
１４　　吹出管
１５　　（伝熱板の）積層ピッチ
１５ａ　　第１の積層ピッチ
１５ｂ　　第２の積層ピッチ
１５ｃ　　第３の積層ピッチ
１６　　積層方向の寸法
１７　　バイパス風路
１８　　フィルター
２０　　伝熱板

Claims (10)

1. 室内吸込口、室内吹出口、屋外吸込口、および屋外吹出口を側面に設けた箱状の機体と、
   前記機体の中央部内に排気用羽根および給気用羽根を装着した電動機と、
   前記排気用羽根の外側に設けられた排気用ファンケーシングと、
   前記給気用羽根の外側に設けられた給気用ファンケーシングと、
   伝熱板が積層され前記伝熱板の交互に温度の異なる空気を流して熱交換をおこなう熱交換素子と、
   前記屋外吸込口から前記熱交換素子、前記給気用羽根を通じ前記室内吹出口に連通する給気風路と、
   前記室内吸込口から前記熱交換素子、前記排気用羽根を通じ前記屋外吹出口に連通する排気風路と、
   前記排気用ファンケーシングおよび前記給気用ファンケーシングの外周部に前記熱交換素子を複数個配置した熱交換機器において、
   前記給気風路における前記屋外吸込口の直後以外の位置および前記排気風路における前記室内吸込口の直後以外の位置に配置された前記熱交換素子の前記伝熱板の第１の積層ピッチは、前記給気風路における前記屋外吸込口の直後および前記排気風路における前記室内吸込口の直後にある前記熱交換素子の前記伝熱板の第２の積層ピッチより小さいことを特徴とする熱交換機器。
2. 前記熱交換素子のうち前記給気風路の中間に位置し、かつ前記排気風路の中間に位置する前記熱交換素子の前記伝熱板の積層ピッチを第３の積層ピッチとし、前記第３の積層ピッチは前記第１の積層ピッチより小さいことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
3. 前記熱交換素子の前記伝熱板の積層ピッチ方向の寸法が異なることを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
4. 前記排気用ファンケーシングおよび前記給気用ファンケーシングの外周部に複数個配置された前記熱交換素子において、異なる積層ピッチを混在させたことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
5. 前記排気用ファンケーシングおよび前記給気用ファンケーシングの外周部に配置された前記熱交換素子の一部を、前記屋外吸込口から前記給気用羽根を連通するバイパス風路および前記室内吸込口から前記排気用羽根を連通するバイパス風路に置き換えることを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
6. 前記排気用ファンケーシングおよび前記給気用ファンケーシングの外周部に配置された前記熱交換素子の全てを、前記屋外吸込口から前記給気用羽根を連通するバイパス風路および前記室内吸込口から前記排気用羽根を連通するバイパス風路に置き換えることを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
7. 前記パイパス風路内に、室内へ供給する空気を浄化するフィルターを設けたことを特徴とする請求項５または６どちらか一項記載の熱交換機器。
8. 前記フィルターは塵埃用フィルターであることを特徴とする請求項７記載の熱交換機器。
9. 前記フィルターは脱臭用フィルターであることを特徴とする請求項７記載の熱交換機器。
10. 前記パイパス風路内に、前記機体内の通風音を低減させる吸音材を設けたことを特徴とする請求項５または６どちらか一項記載の熱交換機器。

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