JP2014062656A - 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 - Google Patents
熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014062656A JP2014062656A JP2012206619A JP2012206619A JP2014062656A JP 2014062656 A JP2014062656 A JP 2014062656A JP 2012206619 A JP2012206619 A JP 2012206619A JP 2012206619 A JP2012206619 A JP 2012206619A JP 2014062656 A JP2014062656 A JP 2014062656A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- air
- heat exchange
- exhaust
- air passage
- passage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
【課題】熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器において、熱交換効率を高くすることを目的とする。
【解決手段】間隔を保持する間隔リブ12a、12b、13a、13bと、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブ12c、13cと伝熱板16を備えた複数の排気ユニット12と給気ユニット13を積層して排気風路14と給気風路15を1層ずつ交互に構成し、排気風路14を流通する排気流4と給気風路15を流通する給気流5とが、排気風路14および給気風路15の両端部A及びCで直交または斜交し、中央部Bで対向する熱交換素子3であって、給気風路15の中で排気流4の入口である内気口8aに最も近い給気風路15iと、排気風路14の中で給気流5の入口である外気口10aに最も近い排気風路14iが対向する側の中央部Bの長さを反対側よりも短くしたことにより、熱交換効率を高くすることができる。
【選択図】図4
【解決手段】間隔を保持する間隔リブ12a、12b、13a、13bと、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブ12c、13cと伝熱板16を備えた複数の排気ユニット12と給気ユニット13を積層して排気風路14と給気風路15を1層ずつ交互に構成し、排気風路14を流通する排気流4と給気風路15を流通する給気流5とが、排気風路14および給気風路15の両端部A及びCで直交または斜交し、中央部Bで対向する熱交換素子3であって、給気風路15の中で排気流4の入口である内気口8aに最も近い給気風路15iと、排気風路14の中で給気流5の入口である外気口10aに最も近い排気風路14iが対向する側の中央部Bの長さを反対側よりも短くしたことにより、熱交換効率を高くすることができる。
【選択図】図4
Description
本発明は、熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器に関するものである。
近年、地球温暖化にともなって居住分野の省エネが重視されるようになってきた。住宅の消費エネルギーの中では給湯、照明、空調の消費エネルギーが比較的大きいため、これらの消費エネルギーを低減する技術が切に望まれている。
この中で住宅の空調負荷に着目すると、住宅の躯体から逃げる熱(冷房の場合は冷熱)と換気によって逃げる熱がある。住宅の躯体から逃げる熱は、ここ数十年での住宅の断熱、気密性能の大幅な向上により、かなり低減されるようになってきた。一方、換気によって逃げる熱を低減させるには、給気と排気の間で熱交換を行う熱交換型換気機器が有効である。
熱交換素子は熱交換型換気機器の内部で給気と排気の熱交換を行うものであり、熱交換素子の熱交換効率が良いほど排出空気から多くの熱を回収することができるので、これまで熱交換素子の熱交換効率向上のために多くのアイディアが提案されてきた。
一般的には熱交換素子の容積を大きくすれば熱交換効率は向上する。しかし日本、中国、欧州などの地域では住宅内部に地下室、機械室等の熱交換型換気機器を設置する充分なスペースがないため、機器のサイズそのものをコンパクトにすることが求められている。従って熱交換素子の容積をいかに小さく保ちながら熱交換効率を向上するかということが課題になっている。
従来のこの種の熱交換素子としては、給気と排気が対向する対向流の部分を有する6角形のものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
以下、その熱交換素子について図5を参照しながら説明する。図5(a)は従来の熱交換素子を分解した時の排気風路を構成する排気ユニットの平面図、(b)従来の熱交換素子を分解した時の給気風路を構成する給気ユニットの平面図である。
熱交換素子101は、排気風路を構成する排気ユニット102と給気風路を構成する給気ユニット103を1層ずつ交互に積層して構成されている。
図5(a)に示すように、排気ユニット102は伝熱板104と間隔保持材105を組み合わせて排気風路106を形成している。また図5(b)に示すように、給気ユニット103は伝熱板104と間隔保持材105を組み合わせて給気風路107を形成している。
排気ユニット102、給気ユニット103とも外形は上下左右が略対称の6角形であり、排気風路106と給気風路107が中央部(図5のB部)で対向し、それ以外の両端部(図5のA部およびC部)で直交または斜交する形状である。
給気と排気が直交する場合よりも対向する場合の方が熱交換効率が高いことが知られており、全体が直交流の素子よりもこのような対向流部分を有する6角形の素子の方が同じ容積あたりの熱交換効率は高い。
このような従来の6角形の熱交換素子は給気と排気を分離するために直交流部分を有しており、その分熱交換効率が低下するという課題があった。
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、熱交換効率が高い熱交換素子を提供することを目的とする。
そしてこの目的を達成するために、本発明は間隔を保持する間隔保持手段と、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブを備えた複数の伝熱手段を積層して排気風路と給気風路を1層ずつ交互に構成し、前記排気風路を流通する排気流と前記給気風路を流通する給気流とが、前記排気風路および前記給気風路の両端部で直交または斜交し、この両端部の間の中央部で対向する6角形の熱交換素子であって、前記中央部の、前記給気風路の中で前記排気流の入口側に最も近い風路と前記排気風路の中で前記給気流の入口側に最も近い風路とが対向する側の長さを反対側よりも短くしたことを特徴とする熱交換素子であり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、間隔を保持する間隔保持手段と、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブを備えた複数の伝熱手段を積層して排気風路と給気風路を1層ずつ交互に構成し、前記排気風路を流通する排気流と前記給気風路を流通する給気流とが、前記排気風路および前記給気風路の両端部で直交または斜交し、この両端部の間の中央部で対向する6角形の熱交換素子であって、前記中央部の、前記給気風路の中で前記排気流の入口側に最も近い風路と前記排気風路の中で前記給気流の入口側に最も近い風路とが対向する側の長さを反対側よりも短くした構成にしたことにより、両端部において比較的熱交換効率の高い風路の中央部の長さを相対的に短く、反対に両端部において比較的熱交換効率の低い風路の中央部の長さを相対的に長くすることができる。
両端部において比較的熱交換効率が高い風路は、両端部における挙動が支配的なため、中央部を短くしても風路全体の熱交換効率はあまり低下しない。一方両端部において比較的熱交換効率が低い風路は、中央部における挙動が支配的なため、中央部を長くすることによって風路全体の熱交換効率が向上する。
このようにして、熱交換素子全体の容積を一定に保ちながら、熱交換素子全体の熱交換効率を高くできるという効果を得ることができる。
本発明の請求項1記載の熱交換素子は、間隔を保持する間隔保持手段と、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブを備えた複数の伝熱手段を積層して排気風路と給気風路を1層ずつ交互に構成し、前記排気風路を流通する排気流と前記給気風路を流通する給気流とが、前記排気風路および前記給気風路の両端部で直交または斜交し、この両端部の間の中央部で対向する6角形の熱交換素子であって、前記中央部の、前記給気風路の中で前記排気流の入口側に最も近い風路と前記排気風路の中で前記給気流の入口側に最も近い風路とが対向する側の長さを反対側よりも短くした構成を有する。これにより、熱交換素子全体の容積を一定に保ちながら熱交換効率を高くできるという効果を奏する。
また、本発明の請求項1に記載の熱交換素子を用いた熱交換型換気機器という構成にしてもよい。これにより、建物の換気による空調負荷を低減する効果が高い熱交換型換気機器を得るという効果を奏する。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は熱交換型換気機器が設置された2階建ての住宅を示す概念図である。図1に示すように、住宅1は排気だけを行う非居住空間、例えば浴室、洗面所、トイレと給排気を行う居住空間、例えばリビング、寝室、で構成されている。
図1は熱交換型換気機器が設置された2階建ての住宅を示す概念図である。図1に示すように、住宅1は排気だけを行う非居住空間、例えば浴室、洗面所、トイレと給排気を行う居住空間、例えばリビング、寝室、で構成されている。
各部屋の排気、給気はダクトで接続され、熱交換型換気機器2に接続され、熱交換型換気機器2は、屋外への排気流と屋外からの給気流の間で熱交換する熱交換素子3(図2で説明)を内蔵している。
図2は熱交換型換気機器2の構成を示す概念図である。図2に示すように、熱交換型換気機器2は、排気流4の排気送風路4a、給気流5の給気送風路5aと、排気流4を送風する排気送風手段6と、給気流5を送風する給気送風手段7と、排気流4と給気流5の間で熱交換する熱交換素子3で構成されている。
排気流4(図中の実線矢印)、給気流5(図中の破線矢印)の送風路には、内気(RA)を導入する内気口8から屋外に排気(EA)する排気口9にかけての排気送風路4aと、外気(OA)を導入する外気口10から室内に給気(SA)を吹き出す給気口11にかけての給気送風路5aと、排気送風路4aに内気口8から排気口9に向かう排気流4を発生させる排気送風手段6と、給気送風路5aに外気口10から給気口11に向かう給気流5を発生させる給気送風手段7と、排気送風路4aと給気送風路5aが交差する位置に、排気送風路4aを流通する排気流4と給気送風路5aを流通する給気流5との間で熱交換する熱交換素子3が設けられている。
ここで熱交換素子3の構成について図3、図4を用いて説明する。
以下では、熱交換素子3内の排気送風路4aを排気風路14、給気送風路5aを給気風路15、熱交換素子3の排気流4の流入口を内気口8a、流出口を排気口9a、給気流5の流入口を外気口10a、流出口を給気口11aと記載して説明する。
図3は熱交換素子3の外観を示す斜視図であり、図4(a)は熱交換素子3を分解した時の排気風路を構成するリブと伝熱板16とを組み合わせた、伝熱手段としての排気ユニット12の平面図であり、図4(b)は熱交換素子3を分解した時の給気風路を構成するリブと伝熱板16とを組み合わせた、伝熱手段としての給気ユニット13の平面図であり、図3に示す熱交換素子3は、図4に示す排気ユニット12と給気ユニット13を交互に複数積層した構成となっている。
図4に示すように、排気ユニット12と給気ユニット13は外形が略六角形である。
図4(a)に示すように、排気ユニット12の、内気口8aおよび排気口9aを形成する対向辺以外の外周には、間隔を保持する間隔保持手段としての間隔リブ12a、12bが設けられている。また、排気ユニット12は風路を分割する8本の風路リブ12cを備えている。
同様に、図4(b)に示すように、給気ユニット13の、外気口10aおよび給気口11aを形成する対向辺以外の外周には、間隔を保持する間隔保持手段としての間隔リブ13a、13bが設けられている。また、給気ユニット13は風路を分割する8本の風路リブ13cを備えている。
また、図4(a)に示すように、排気風路14は、8本の風路リブ12cにより、9本の排気風路14a〜14iに分割されている。
同様に、図4(b)に示すように、給気風路15は、8本の風路リブ13cにより、9本の給気風路15a〜15iに分割されている。
伝熱板16は排気流4と給気流5の間で熱交換する役割を持つものであり、温度だけを交換するときは伝熱板16にアルミニウムなどの金属板や樹脂板を用い、温度と湿度を交換するときは伝熱板16に紙や樹脂などの透湿膜などを用い、目的に応じて適宜選択して良い。
間隔リブ12a、12b、13a、13bと風路リブ12c、13cは樹脂、金属等で構成される。特に伝熱板16を透湿膜にする場合、間隔リブ12a、12b、13a、13bと風路リブ12c、13cは伝熱板16を金型内に挿入し、樹脂によるインサート射出成形による一体成形で形成すると良い。
図4に示すように、排気風路14を流通する排気流4と給気風路15を流通する給気流5とは、排気風路14および給気風路15の両端部では直交または斜交し、この両端部の間の中央部で対向する。
なお、この明細書における両端部は図4のA部およびC部の範囲を指し、中央部は図4のB部を指す。中央部の排気風路14および給気風路15は並行で波形であり、一層ごとに波形が逆向きに構成されている。
このような排気ユニット12と給気ユニット13を交互に積層することにより、熱交換素子3は排気風路14と給気風路15を1層ずつ交互に積層して構成されている。積層数は熱交換素子3を搭載する熱交換型換気機器2の大きさや風量によって決定される。
上記のように構成された熱交換型換気機器2および熱交換素子3の作用と効果について、以下に説明する。
図1に示すような住宅に設置された熱交換型換気機器2において換気運転が開始されると、排気流4は排気送風手段6の運転により、内気(RA)を内気口8から導入し、排気送風路4aを通り、熱交換素子3の排気風路14を通過する時に、熱交換素子3の給気風路15を通過する給気流5と熱交換した後、排気口9から屋外に排出される。
一方、給気流5は給気送風手段7の運転により、外気(OA)を外気口10から導入し、給気送風路5aを通り、熱交換素子3の給気風路15を通過する時に、熱交換素子3の排気風路14を通過する排気流4と熱交換した後、給気口11から室内に給気される。
このとき、熱交換素子3の熱交換効率が高いほど、外気(OA)は内気(RA)に近い状態になって室内に給気されることになる。従って熱交換素子3の熱交換効率が高いほど、換気による空調負荷を低減させることができ、省エネルギーになる。
ここで、本願の特徴である、熱交換効率を高める構造について再度図4を用いて説明する。
熱交換素子3は中央部の排気流4と給気流5が対向する中央部の長さが、従来の6角形の素子のように一定ではない。排気風路14a〜14iの中で外気口10aに最も近い排気風路14iの中央部の距離が相対的に短く、反対側の排気風路14aの中央部の距離が相対的に長い。同様に、給気風路15a〜15iの中で内気口8aに最も近い給気風路15iの中央部の長さが相対的に短く、反対側の給気風路15aの中央部の長さが相対的に長い。
排気風路14a〜14iの中で、外気口10aに最も近い排気風路14iは外気口10aから入ってきた給気流5とはじめにA部において熱交換を行うので、中央のB部よりもA部における熱交換の影響が支配的である。これに対して反対側の排気風路14aにはA部がほとんどなく、はじめに給気流5と熱交換を行うのがB部であり、またC部においては他の排気風路14と十分に熱交換をした後の給気流5と熱交換を行うことになるので、両端のA部、C部よりも中央のB部における熱交換の影響が支配的である。
従って排気風路14iは中央部の長さを短くしても風路全体の熱交換効率はあまり低下せず、反対側の排気風路14aは中央部の長さを長くすることにより風路全体の熱交換効率を向上させることができる。
給気風路15においても同様であり、給気風路15iは中央部の長さを短くしても風路全体の熱交換効率はあまり低下せず、反対側の給気風路15aは中央部の長さを長くすることにより風路全体の熱交換効率を向上させることができる。
よって熱交換素子3の中央部の、排気風路14iと給気風路15iが対向する側の長さを排気風路14aと給気風路15aが対向する側の長さよりも短くしたことにより、熱交換素子3の容積を一定に保ちながら熱交換効率を高くするという効果を得ることができる。
本発明にかかる熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器は、熱交換効率の高い空気対空気の熱交換を可能とするものであるので、熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器等として有用である。
1 住宅
2 熱交換型換気機器
3 熱交換素子
4 排気流
4a 排気送風路
5 給気流
5a 給気送風路
6 排気送風手段
7 給気送風手段
8、8a 内気口
9、9a 排気口
10、10a 外気口
11、11a 給気口
12 排気ユニット
13 給気ユニット
12a、12b、13a、13b 間隔リブ
12c、13c 風路リブ
14、14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i 排気風路
15、15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h、15i 給気風路
16 伝熱板
2 熱交換型換気機器
3 熱交換素子
4 排気流
4a 排気送風路
5 給気流
5a 給気送風路
6 排気送風手段
7 給気送風手段
8、8a 内気口
9、9a 排気口
10、10a 外気口
11、11a 給気口
12 排気ユニット
13 給気ユニット
12a、12b、13a、13b 間隔リブ
12c、13c 風路リブ
14、14a、14b、14c、14d、14e、14f、14g、14h、14i 排気風路
15、15a、15b、15c、15d、15e、15f、15g、15h、15i 給気風路
16 伝熱板
Claims (2)
- 間隔を保持する間隔保持手段と、略平行に略等間隔で設けられた複数の風路リブを備えた複数の伝熱手段を積層して排気風路と給気風路を1層ずつ交互に構成し、前記排気風路を流通する排気流と前記給気風路を流通する給気流とが、前記排気風路および前記給気風路の両端部で直交または斜交し、この両端部の間の中央部で対向する6角形の熱交換素子であって、
前記中央部の、前記給気風路の中で前記排気流の入口側に最も近い風路と前記排気風路の中で前記給気流の入口側に最も近い風路とが対向する側の長さを反対側よりも短くしたことを特徴とする熱交換素子。 - 請求項1に記載の熱交換素子を用いた熱交換型換気機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012206619A JP2014062656A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012206619A JP2014062656A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014062656A true JP2014062656A (ja) | 2014-04-10 |
Family
ID=50618051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012206619A Pending JP2014062656A (ja) | 2012-09-20 | 2012-09-20 | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014062656A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106918127A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-04 | 杭州奥普卫厨科技有限公司 | 一种新风机用热交换芯 |
-
2012
- 2012-09-20 JP JP2012206619A patent/JP2014062656A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106918127A (zh) * | 2017-03-22 | 2017-07-04 | 杭州奥普卫厨科技有限公司 | 一种新风机用热交换芯 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5490857B2 (ja) | 多層階建物の空調システム | |
JP6127264B2 (ja) | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 | |
JP2015087058A (ja) | 全熱交換器式換気扇 | |
CN103673233A (zh) | 一种新风热回收装置 | |
JP2014062656A (ja) | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 | |
ATE504788T1 (de) | Luftaustauschsystem für die belüftung wenigstens eines raums eines gebäudes | |
KR100975102B1 (ko) | 환기장치용 열교환기 | |
KR101784135B1 (ko) | 화재 피해를 줄이기 위한 환풍 시스템 | |
JP2008122042A (ja) | 換気装置 | |
JP2009121727A (ja) | 全熱交換型換気装置 | |
JP2012255580A (ja) | 同時給排型熱交換換気装置 | |
JP2009230329A (ja) | サーバ装置 | |
US20110315347A1 (en) | Isolated Counter-Flow Air Heat Exchanging Device with Vertical Structure | |
JP2011174629A (ja) | 空気調和機 | |
CN202598758U (zh) | 瓦斯发电厂主厂房降温降噪装置 | |
KR101431211B1 (ko) | 전열소자를 이용한 대향류 환기장치 | |
CN203615483U (zh) | 一种高度可调立式多风机组合高效空气处理机组 | |
WO2010047066A1 (ja) | 熱交換機器 | |
JP2012149843A (ja) | 換気装置 | |
JP2013217542A (ja) | 対向流型熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 | |
CN202350283U (zh) | 全热交换单元 | |
JP5247610B2 (ja) | 熱交換換気装置 | |
CN201145357Y (zh) | 一种风机盘管机组出风腔体及机组 | |
JP6028214B2 (ja) | 熱交換素子とそれを用いた熱交換型換気機器 | |
JP2015127614A5 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20150312 |