JP5511560B2 - 熱交換換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、内蔵した熱交換器を通じて給排気流間で熱交換をしながら給排気による換気を行えるようにした熱交換換気装置に関するものである。

熱交換換気装置は、空気対空気での熱交換を行う熱交換器が内蔵され、熱交換を行いながら同時給排気により換気を行うものである。例えば、特許文献１には、天井に一部露出して設置される熱交換換気装置で、熱交換器を挟んで、給気送風機及び排気送風機を配置したものが開示されている。

この熱交換換気装置では、熱交換後の給気流は製品下面に接続したパネルから、直接室内へ吹き出している。従来このようなタイプの熱交換器装置は、パネルに室内側吹出口と室内側吸込口を持たせているため、室内側のダクト配管が不要であり、外気から給気に至る給気風路、および還気から排気に至る排気風路の基本的な風路構成は同じになる。そのため、両風路での圧力損失も略同じであり、モータパワーやＱＨが略同様となる給気送風機と排気送風機を用いても、給気と排気に偏りは生じにくかった。

このようにパネルを室内に露出させる露出型の熱交換換気装置とは別に、例えば特許文献２には、熱交換換気装置を天井裏に完全に埋め込む天吊埋め込み型の熱交換換気装置が開示されている。

埋め込み型の熱交換換気装置は、天井裏に完全に埋め込まれて設置されるため、熱交換換気装置のメンテナンスをするためのスペースが、製品の上下面に確保しにくい。そのため、製品の側面からメンテナンスできるように構成される。送風機にシロッコファンを用いる場合、送風機のスクロールケーシングを本体側の風路と一体で形成し、そこに羽根の付いたモータが取り付けられることで、送風機と風路を完成させる構造がとられる。

そして、メンテナンス時に送風機の着脱を製品側面のメンテナンス口から簡単に行えるように、送風機の羽根部材の回転軸、つまりモータの回転軸がケーシングの底面に対して水平となるように設けられる。これにより、スクロールケーシングに容易に羽根部材を挿抜できるようになり、スクロールケーシングを取り外さなくても、送風機ＡＳＳＹ（羽根とモータ一体にした状態）のみを水平方向に外すことができ、省スペースな点検スペースでも十分にメンテナンスが可能となる。

また、埋め込み型の熱交換換気装置では、室内側にもダクト配管が必要であるが、熱交換換気装置自体が天井から露出しないので意匠的な制約が少なくなる。意匠的な制約が少なくなることで、熱交換換気装置の高さ寸法以外の外形寸法を大きくしやすくなり、熱交換換気装置の内部に加湿装置などを内蔵させ加湿機能を付加させる場合がある。

特開平１１−２４８２１６号公報 特開平９−１３３３８６号公報

しかしながら、加湿機能を付加させるために給気路に加湿装置部を設けることで、給気路は排気路に比べ圧力損失が大きくなってしまう。そのため、給気送風機の出力を上げるために、モータサイズを大きくしたり、羽根部材のサイズを大きくしたりすることが必要であった。しかし、上述したように、メンテナンス性の観点から羽根の回転軸が底面に平行になるように設けられているため、羽根部材のサイズを大きくすることで、熱交換換気装置の高さ寸法も大きくなってしまう。

熱交換換気装置の高さ寸法が大きくなることで、天井裏の懐高さが十分でない環境には設置できない場合が生じるなど、施工性が低下するという問題があった。一方、熱交換換気装置の高さ寸法を優先とすると、給気送風機の羽根部材を小さくしなければならず、給気風量が十分に確保しにくくなるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、給気流への加湿などを行うとともに、給気風量の確保と高さ寸法の抑制を両立することのできる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、本発明は、室外側吸込口と室内側吹出口とを結ぶ給気路と、室内側吸込口と室外側吹出口とを結ぶ排気路とが内部に形成されたケーシングと、給気路に設けられて室外側吸込口から室内側吹出口に向かう給気流を生成する給気送風機と、排気路に設けられて室内側吸込口から室外側吹出口に向かう排気流を生成する排気送風機と、ケーシングの内部に配置されて、給気流と排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器と、給気路内の熱交換器の下流側に設けられて、給気流の温度および湿度の少なくとも一方を調整する空調装置と、を備え、給気送風機は、給気送風機が有する羽根部材の回転軸がケーシングの底面に略垂直となるように設けられることを特徴とする。

本発明によれば、給気流への加湿などを行うとともに、給気風量の確保と高さ寸法の抑制の両立を図ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態に係る熱交換換気装置の平面構成の概略を示す図である。 図２は、熱交換換気装置の側面構成の概略を示す図である。 図３は、給気送風機ユニットの外観斜視図である。 図４は、給気送風機ユニットをベルマウス部側から見た平面図である。 図５は、給気送風機ユニットの側面図である。 図６は、給気送風機ユニットの外観斜視図であって、ガイド受部およびガイド側部に支持された状態を示す図である。 図７は、給気送風機ユニットの側面図であって、ガイド受部およびガイド側部に支持された状態を示す図である。 図８は、熱交換換気装置の平面構成の概略を示す図であって、給気送風機ユニットをメンテナンス作業空間に移動させた状態を示す図である。 図９は、排気送風機ユニットの概略構成を示す図である。

以下に、本発明に係る熱交換換気装置の実施の形態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に係る熱交換換気装置の平面構成の概略を示す図である。図２は、熱交換換気装置の側面構成の概略を示す図である。熱交換換気装置６０は、ケーシング１、熱交換器３、給気送風機ユニット（給気送風機）３０、排気送風機ユニット（排気送風機）４０、空調コイル７、加湿器８を備える。

ケーシング１は、熱交換換気装置６０の箱体を構成する。ケーシング１には、室外側と室内側にそれぞれ１組ずつ開口が形成され、その開口はそれぞれ室外側吸込口１１、室外側吹出口１３、室内側吹出口１２、および室内側吸込口１０として機能する。ケーシング１内には、室外側吸込口１１と室内側吹出口１２を連通させて室外の空気を室内に給気する給気路１７と、室内側吸込口１０と室外側吹出口１３を連通させて室内の空気を室外に排気する排気路１６と、が形成される。

給気路１７と排気路１６は、全経路にわたり互いに独立して設けられ、給気路１７と排気路１６との間には熱交換器３が設けられる。熱交換器３は、給気路１７を通過する給気流と、排気路１６を通過する排気流との間で、熱交換を行わせるものである。

給気路１７には、給気送風機ユニット３０が設けられる。また、空調コイル（空調装置）７や加湿器（空調装置）８を備える給気風路部２０が、給気路１７の一部を構成する。給気路１７を通過する給気流は、室外側吸込口１１からケーシング１内に流入し、熱交換器３の給気通路１９を通り、給気送風機ユニット３０を経由して、空調コイル７および加湿器８を備えた給気風路部２０を通り、室内側吹出口１２から室内側に吹出される。

排気路１６には、排気送風機ユニット４０が設けられる。排気路１６を通過する排気流は、室内側吸込口１０からケーシング１内に流入し、熱交換器３の排気通路１８を通り、排気送風機ユニット４０を経由して、室外側吹出口１３から室外側に排出される。

なお、排気路１６には、熱交換器３の排気通路１８を通さずに、室外側に排気流を排出させるためのバイパス風路６が設けられる。また、排気路１６を、熱交換器３の排気通路１８を含む風路と、排気通路１８を含まないバイパス風路６とに切り替える開閉ダンパー４が設けられている。

熱交換器３は、ケーシング１のメンテナンスカバー１５部分から水平方向に抜差しできるようになっている。熱交換器３は、直列に２つ組込まれており、排気通路１８と給気通路１９は内部において斜めに交差する形態となる。なお、バイパス風路６は、メンテナンスカバー１５方向から見て、奥側に組み込まれた熱交換器３の奥側面とケーシング１の内面との間に構成される。

図３は、給気送風機ユニット３０の外観斜視図である。図４は、給気送風機ユニット３０をベルマウス部側から見た平面図である。図５は、給気送風機ユニット３０の側面図である。給気送風機ユニット３０は、スクロールケーシング３１、給気送風機羽根（羽根部材）３２、給気送風機固定部３３、スクロールケーシング固定部３４、給気送風機モータ３５を有して構成される。

スクロールケーシング３１は、給気送風機羽根３２を内包する吸込型のベルマウス部３１ａを備え、その吹き出し方向に連続する出口部３１ｂが形成された一体成形物である。ベルマウス部３１ａより吸い込んだ空気は、給気送風機羽根３２により、スクロールケーシング３１の出口部３１ｂから吹き出される。出口部３１ｂは給気風路部２０の入口に接続される。出口部３１ｂから吹き出される空気は、室内側吹出口１２より室内側に吹き出される。なお、出口部３１ｂは、熱交換器３の反対側に位置するとともに、給気送風機ユニット３０のスライド方向（後に詳述）と略平行に空気が吹き出されるように設けられる。

給気送風機羽根３２は、シロッコファンで構成される。給気送風機羽根３２は、給気送風機モータ３５によって回転される。給気送風機モータ３５の羽根回転軸、すなわち給気送風機羽根３２の回転軸はケーシング１の底面に対して略垂直に設けられる。

スクロールケーシング３１は給気送風機固定部３３の上に置かれる。スクロールケーシング３１と給気送風機固定部３３とは、スクロールケーシング固定部３４によって固定され、密着状態となっている。そのため、スクロールケーシング３１と給気送風機固定部３３との間からの気流の漏れを抑えて、ベルマウス部３１ａから吸い込んだほとんどの空気を、出口部３１ｂから吹き出させることができる。

図６は、給気送風機ユニット３０の外観斜視図であって、ガイド受部３６およびガイド側部３７に支持された状態を示す図である。図７は、給気送風機ユニット３０の側面図であって、ガイド受部３６およびガイド側部３７に支持された状態を示す図である。

ケーシング１内では、給気送風機固定部３３がガイド受部３６とガイド側部３７に支持されることで、給気送風機ユニット３０が支持される。ガイド受部３６は、給気送風機固定部３３を下側から支持する。ガイド受部３６は、断面形状がコの字曲げ形状を呈する棒状部材を２列設けて構成される。

ガイド受部３６は、給気送風機固定部３３の外周を構成する辺のうち、その延長線が熱交換器３に向かう辺、本実施の形態では、熱交換器３の排気通路１８や給気通路１９での給気流や排気流の流れ方向と略垂直となる辺を支持する。給気送風機固定部３３は、ガイド受部３６に固定されておらず、給気送風機ユニット３０は、給気送風機固定部３３上をスライド移動させることができる。

ガイド受部３６は、ガイド側部３７に固定される。ガイド側部３７は、ガイド受部３６の側方に設けられて、ケーシング１の天面と底面とに固定される。本実施の形態では、１本のガイド受部３６に対して、２本のガイド側部３７が固定される。そして、これら２本のガイド側部３７は、ガイド側部３７同士の間隔がスクロールケーシング３１の幅よりも狭くなるように設けられる。

これにより、ガイド受部３６に沿った方向（矢印Ｘに示す方向）、すなわち熱交換器３に向かう方向以外への給気送風機ユニット３０のスライド移動が規制される。なお、ガイド側部３７も、ガイド受部３６と同様に断面形状がコの字曲げ形状を呈しており、給気送風機ユニット３０の自重による変形が生じにくくなっている。

図８は、熱交換換気装置６０の平面構成の概略を示す図であって、給気送風機ユニット３０をメンテナンス作業空間に移動させた状態を示す図である。給気送風機ユニット３０のメンテナンスに関しては、ケーシング１の側面に開口されたメンテナンス口４５から行う。より具体的には、まず、メンテナンス口４５を塞ぐメンテナンスカバー１５を開き、そのメンテナンス口４５から熱交換器を抜き出す。そして、熱交換器３が配置されていた空間をメンテナンス作業空間として使用する。

給気送風機ユニット３０を構成する給気送風機羽根３２、給気送風機モータ３５、スクロールケーシング３１、スクロールケーシング固定部３４は、給気送風機固定部３３上に固定されている。したがって、給気送風機固定部３３のみを、ガイド受部３６に沿って、スクロールケーシング３１の出口部３１ｂの略反対方向（すなわち、熱交換器３が配置されていたメンテナンス作業空間の方向）にスライドさせることで、給気送風機ユニット３０全体をメンテナンス作業空間に移動させることができる。そして、メンテナンス作業空間に移動した給気送風機ユニット３０を、矢印Ｙに示す方向に沿って移動させることで、メンテナンス口４５からケーシング１外に引き出して、給気送風機ユニットの修理・点検を行うことができる。

上述したように、給気送風機ユニット３０のスライド方向に並ぶガイド側部３７同士の幅寸法は、給気送風機固定部３３の幅寸法よりも狭い。また、給気送風機ユニット３０を挟んで対向する位置に設けられるガイド側部３７同士の幅寸法は、給気送風機固定部３３の幅寸法と略等しい。したがって、給気送風機ユニット３０は、熱交換器３が配置された領域に向かう方向以外の方向へのスライド移動が、ガイド側部３７によって規制される。

図９は、排気送風機ユニット４０の概略構成を示す図である。排気送風機ユニット４０は、排気風路部品４１、排気送風機羽根４２、排気送風機固定部４３、排気送風機モータ４４を有する。なお、排気送風機羽根４２は、シロッコファンで構成される。

排気風路部品４１は、排気送風機羽根４２を内包する吸込型のベルマウス部４１ａが中央に配置される。排気風路部品４１は、送風機としてのクスロールケーシングが形成されているとともに、その一方側に吹き出し方向に連続する出口部４１ｂが、他方側に給気路１７の室外側吸込部４１ｃが形成された一体の成形物である。ベルマウス部４１ａより吸い込んだ空気は、排気送風機羽根４２により、出口部４１ｂへ吹き出され、排気路１６として室内側吹出口１２より室外側に吹き出される。

排気路１６に関しては、経路中に空調コイル７や加湿器８が設けられた給気路１７に比べて圧力損失が少ないため、給気送風機ユニット３０よりも小さい羽根径であっても、十分に排気側の機外静圧を満足する。すなわち、排気送風機羽根４２の外形サイズは、給気送風機羽根３２に比べ小さくて済む。

そこで、排気送風機モータ４４の羽根回転軸はケーシング１の底面に対して概ね水平に設けている。排気風路部品４１と排気送風機固定部４３とは密着構造となっており、ベルマウス部４１ａより吸い込んだ排気流が排気風路部品４１の出口部４１ｂ以外に吹き出しにくい（漏れにくい）構造としている。

排気送風機ユニット４０は、排気風路部品４１の略中央に配置されているため、ケーシング１のメンテナンス口４５から比較的手が届きやすい範囲にある。また、排気送風機羽根４２のようなシロッコファンは、一般的にスクロールケーシングへの挿抜が、回転軸と平行に行いやすい構造となるため、排気風路部品４１を取り外さなくても、排気送風機モータ４４と排気送風機羽根４２を一体のままメンテナンス口４５から抜き出すことができる。また、風路とスクロールケーシングが一体なので、部品構成が少なく、接合部が少ないので空気漏れを低減できるとともに、コストを下げることができる。

給気風路部２０については、図１，２に示すように加湿手段としての加湿器８と、加湿器８で生じるドレンを受容し外部に排水するドレン皿２１が設けられる。加湿器８は外部の水道設備等の給水源側に接続され、加湿用の水が給水されている。加湿器８は透湿膜でできた袋を重ねて積層された構造で、それぞれの袋の中に水が給水され、それぞれの積層された袋と袋の間に給気空気を通すことで袋内の水が透湿膜を通して蒸発されることで給気空気を加湿している。

また、給気空気への加湿量を高めるために、加湿器８の上流側に空調コイル７を配置して、空調コイルで給気空気の温度を上げることで加湿器８からの水の蒸発量を高めている。夏場などで加湿が不要なときでも、空調コイルは冷房として機能し、給気空気を冷却することができる。このように、空調コイル７や加湿器８は、給気路１７を通過する給気流の温度や湿度を調整する空調装置として機能する。

ドレン皿２１は、冷房時に空調コイル７で発生した結露水を回収する。また、ドレン皿２１は、加湿器８からの漏水が発生した場合に、加湿器８から漏れた水を回収する。

以上の構成により、給気空気に加湿機能を備えた熱交換換気装置の場合、排気路１６に比べ、給気路１７において空調コイル７や加湿器８を設けた分だけ圧力損失（給気風路＋空調コイル＋加湿器）が大きくなる。そのため、給気送風機ユニット３０には、排気送風機ユニット４０より高いＱＨ性能が求められる。したがって、排気送風機ユニット４０に比べて、給気送風機ユニット３０では、給気送風機モータ３５のモータサイズを大きくしたり、給気送風機羽根３２の羽根径を大きくしたりする必要がある。

一方、本実施の形態では、給気送風機ユニット３０を、給気送風機羽根３２の回転軸がケーシング１の底面に概ね垂直となるように設けているため、給気送風機羽根３２の羽根径を大きくした場合であっても、熱交換換気装置６０の外形高さ寸法を大きくする必要がない。したがって、熱交換換気装置の外形高さ寸法を大きくせずに、給気用送風機のＱＨ性能を排気用送風機のＱＨ性能より高くすることができる。

これにより、加湿機能などの付加機能を備えた熱交換換気装置６０においても、十分な給気風量を発生させることができるとともに、外形の高さ寸法を大きくせずに済むので、設置対象となる建物の天井裏スペースに影響されにくくなり、施工性の向上を図ることができる。

また、給気送風機羽根３２の回転軸がケーシング１の底面に概ね垂直に設けられていても、給気送風機ユニット３０は、スクロールケーシングを含めた全体をスライド可能とされているので、給気送風機ユニット３０の取出しの簡単化を図ることができる。

また、給気送風機ユニット３０は、熱交換器３に向かってスライド可能とされている。熱交換換気装置６０では、熱交換器３のメンテナンスのために、ケーシング１に対して熱交換器３を取り出すための開口（例えばメンテナンス口４５）が形成されるのが一般的である。すなわち、給気送風機ユニット３０を熱交換器３側に移動させることで、熱交換器３を取り出した後のスペースを作業スペースとして利用することができる。また、熱交換器３を取り出すために設けられた開口から、給気送風機ユニット３０も取り出しやすくなる。

したがって、給気送風機ユニット３０をメンテナンスするための専用の作業スペースを設けずに済むため、製品の大型化を抑えることができる。また、給気送風機ユニット３０の取り出しも容易になるので、メンテナンス性の向上を図ることもできる。

また、給気送風機ユニット３０の出口部３１ｂは、空気の吹出し方向が給気送風機ユニット３０のスライド方向と略平行とされるので、給気送風機ユニット３０をスライドさせて押し込むだけで、簡単に出口部３１ｂを給気風路部２０に密着させることができる。したがって、ケーシング１の内部のような狭い空間でも、出口部３１ｂと給気風路部２０とを確実に密着させやすく、空気の漏れを抑えることができる。

また、上記のように給気風量をほとんど低下させずに排気風量と同等風量を得ることで、室内側吹出口１２や室内側吸込口１０の給気流や排気流の静圧（機外静圧）をほとんど低下させずに済む。

したがって、室内側吹出口１２や室内側吸込口１０からの自由なダクトワークが可能となり、熱交換換気装置６０自体を居室内の天井ではなく、居室外、例えば廊下の天井裏に設けた場合であっても、ダクトで居室に給気風や排気風を導くことができる。熱交換換気装置６０を居室外に設けることで、加湿給水の接続部分２２などで、万が一漏水が発生した場合でも、居室内のＯＡ機器など水に弱い機器に被害を与えてしまうなどのリスクを回避することができる。

なお、本実施の形態では、給気路１７に空調コイル７と加湿器８の両方を設けた構成を採用しているが、これに限られない。例えば、空調コイル７および加湿器８のいずれか一方を給気路１７に備える構成であってもよい。

この場合であっても、給気路１７に設けられた空調コイル７または加湿器８を設けた分だけ圧力損失が増すため、給気送風機ユニット３０の羽根径を大きくする必要がある場合があるところ、本実施の形態のように、給気送風機ユニット３０の羽根の回転軸をケーシングの底面に概ね垂直に設けているため、上述したように、熱交換換気装置６０の高さ寸法を大きくせずに済む。

また、給気路１７に設ける空調装置としては、空調コイル７や加湿器８に限られない。例えば、給気流を加熱するための電熱ヒータであっても構わない。

以上のように、本発明にかかる熱交換換気装置は、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換気装置、特に、空調コイルや加湿気などの空調装置を給気通路に備える熱交換換気装置に適している。

１ ケーシング
３ 熱交換器
４ 開閉ダンパー
６ バイパス風路
７ 空調コイル（空調装置）
８ 加湿器（空調装置）
１０ 室内側吸込口
１１ 室外側吸込口
１２ 室内側吹出口
１３ 室外側吹出口
１５ メンテナンスカバー
１６ 排気路
１７ 給気路
１８ 排気通路
１９ 給気通路
２０ 給気風路部
２１ ドレン皿
２２ 接続部分
３０ 給気送風機ユニット
３１ スクロールケーシング
３１ａ ベルマウス部
３１ｂ 出口部
３２ 給気送風機羽根
３３ 給気送風機固定部
３４ スクロールケーシング固定部
３５ 給気送風機モータ
３６ ガイド受部（ガイド部）
３７ ガイド側部（ガイド部）
４０ 排気送風機ユニット
４１ａ ベルマウス部
４１ｂ 出口部
４１ｃ 室外側吸込部
４１ 排気風路部品
４２ 排気送風機羽根
４３ 排気送風機固定部
４４ 排気送風機モータ
４５ メンテナンス口
６０ 熱交換換気装置
Ｘ 矢印
Ｙ 矢印

Claims (4)

1. 室外側吸込口と室内側吹出口とを結ぶ給気路と、室内側吸込口と室外側吹出口とを結ぶ排気路とが内部に形成されたケーシングと、
   前記給気路に設けられて前記室外側吸込口から前記室内側吹出口に向かう給気流を生成する給気送風機と、
   前記排気路に設けられて前記室内側吸込口から前記室外側吹出口に向かう排気流を生成する排気送風機と、
   前記ケーシングの内部に配置されて、前記給気流と前記排気流との間で熱交換を行わせる熱交換器と、
   前記給気路内の前記熱交換器の下流側に設けられて、前記給気流の温度および湿度の少なくとも一方を調整する空調装置と、を備え、
   前記給気送風機は、前記給気送風機が有する羽根部材の回転軸が前記ケーシングの底面に略垂直となるように設けられ、
   前記排気送風機は、前記排気送風機が有する羽根部材の回転軸が前記ケーシングの底面と略平行となるように設けられ、
   前記給気送風機が有する羽根部材の径のほうが、前記排気送風機が有する羽根部材の径よりも大きいことを特徴とする熱交換換気装置。
2. 前記給気送風機を前記熱交換器が配置される位置にスライド可能に支持するガイド部をさらに備え、
   前記ケーシングには、前記熱交換器の取り出し口が形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換換気装置。
3. 前記ガイド部は、
   前記ケーシング内の前記給気送風機が配置される位置の周囲に設けられて、両端が前記ケーシングの天面と底面とに固定されるガイド側部と、
   前記ガイド側部に固定されて前記給気送風機を下側から支持するガイド受部と、を有することを特徴とする請求項２に記載の熱交換換気装置。
4. 前記給気送風機は、空気を吹き出す出口部が前記熱交換器の反対側に位置するとともに、前記出口部からの空気の吹出し方向が前記給気送風機のスライド可能な方向と略平行となるように配置されることを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換換気装置。