WO2010047066A1 - 熱交換機器 - Google Patents

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WO2010047066A1
WO2010047066A1 PCT/JP2009/005401 JP2009005401W WO2010047066A1 WO 2010047066 A1 WO2010047066 A1 WO 2010047066A1 JP 2009005401 W JP2009005401 W JP 2009005401W WO 2010047066 A1 WO2010047066 A1 WO 2010047066A1
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WO
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air
heat exchange
exhaust
supply
air passage
Prior art date
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PCT/JP2009/005401
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Inventor
中曽根孝昭
高山吉彦
橋本俊彦
織戸忍
Original Assignee
パナソニック株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F12/00—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening
    • F24F12/001—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air
    • F24F12/006—Use of energy recovery systems in air conditioning, ventilation or screening with heat-exchange between supplied and exhausted air using an air-to-air heat exchanger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F7/00—Ventilation
    • F24F7/007—Ventilation with forced flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0062—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements
    • F28D9/0068—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by spaced plates with inserted elements with means for changing flow direction of one heat exchange medium, e.g. using deflecting zones
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/56—Heat recovery units

Definitions

  • the present invention relates to a heat exchange device that performs indoor air supply and outdoor air through a duct in order to save energy by blowing air from a fan motor and a heat exchange element.
  • the present invention relates to a technology for forming a component plate of an air passage of a heat exchange device.
  • FIG. 12 is a front sectional view of a conventional heat exchange device
  • FIG. 13 is a side sectional view of the conventional heat exchange device.
  • the main body 114 has an inspection cover 101 on the lower surface, an indoor suction port 102 and an indoor outlet 103 on one side, and an outdoor suction port 104 and an outdoor outlet 105 on the other side.
  • an exhaust vane 106 and an air supply vane 107 are attached to the lower part and upper part of the electric motor 108 in the central part.
  • An exhaust fan casing 109 is provided outside the exhaust blade 106, and an air supply fan casing 110 is provided outside the air supply blade 107.
  • the heat exchange element 111 is arranged on the outer peripheral portions of the exhaust fan casing 109 and the air supply fan casing 110, and the air supply path constituting plate 115, the heat exchange element 111, and the air supply blade 107 are provided from the outdoor suction port 104. And communicates with the indoor outlet 103 through the outlet pipe 117. Then, an exhaust air passage 113 communicating with the outdoor air outlet 105 is provided from the indoor suction port 102 through the exhaust air passage constituting plate 116, the heat exchange element 111, the exhaust blade 106, and the outlet pipe 117 ( For example, see Patent Document 1).
  • the air in the supply air passage 112 is heated by adding heat from the air in the exhaust air passage 113 and passes through the outlet pipe 117 by the supply blade 107 at a temperature higher than the outdoor intake air 118. And the air of the supply air path 112 is supplied indoors as the indoor blowing air 121 through the indoor blower outlet 103.
  • the heat generation energy from the electric motor 108 interposed in the exhaust air passage 113 is not used for heating the indoor blowing air 121 but is exhausted to the outside as the outdoor blowing air 120.
  • the air in the exhaust air passage 113 is heated by adding heat from the air in the air supply air passage 112 by the heat exchange element 111 interposed between the air supply air passage 112 and the exhaust air passage 113. If it does so, the air of the exhaust air path 113 will be exhausted outdoors as the outdoor blowing air 120 through the blower pipe
  • the air in the supply air passage 112 is reduced in heat by being deprived of heat by the air in the exhaust air passage 113, and passes through the outlet pipe 117 by the supply blade 107 at a temperature lower than the outdoor intake air 118. And the air of the supply air path 112 is supplied indoors as the indoor blowing air 121 through the indoor blower outlet 103.
  • the heat generation energy from the electric motor 108 intervening in the supply air passage 112 is not exhausted outdoors as the outdoor blowing air 120, but the indoor blowing air 121 is heated and supplied to the room to reduce the heat.
  • Such a conventional heat exchanger has a problem that the heat generated by the electric motor 108 cannot be effectively used to improve the heat exchange efficiency of the heat exchange device as described above.
  • the present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a heat exchange device that can improve heat exchange efficiency by effectively using the heat generated by the electric motor.
  • the heat exchanging device of the present invention is a heat exchanging device having a heat exchanging element, a supply air passage, and an exhaust air passage, and the supply side motor and the exhaust side motor are connected to either the supply air passage or the exhaust air passage. It consists of the structure provided in the air passage.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of the heat exchange element of the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as Embodiment 1 of this invention which becomes an orthogonal air path.
  • FIG. 5 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as the opposing air path concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 4 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as the opposing air path concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 6 is a schematic block diagram of another heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as the orthogonal air path concerning Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 7 is a front sectional view of the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side sectional view of the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as the orthogonal air path concerning Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as Embodiment 2 of this invention used as an opposing air path.
  • FIG. 9 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as Embodiment 2 of this invention used as an opposing air path.
  • FIG. 11 is a schematic block diagram of another heat exchange apparatus which has the heat exchange element used as the orthogonal air path concerning Embodiment 2 of this invention.
  • FIG. 12 is a front sectional view of a conventional heat exchange device.
  • FIG. 13 is a side sectional view of a conventional heat exchange device.
  • FIG. 1 is a front sectional view of a heat exchange device according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side sectional view of the heat exchange device according to a first embodiment of the present invention.
  • the main body 1 as a heat exchange device has an inspection cover 2 on the lower surface, an indoor air inlet 3 and an indoor air outlet 4 on the side surface, an outdoor air inlet 5 and an outdoor air outlet 6. is doing.
  • an electric motor 9 in which an exhaust side electric motor 9 a that drives the exhaust vane 7 and an air supply side motor 9 b that drives the air supply vane 8 are integrated is provided at the center of the main body 1. ing.
  • An exhaust vane 7 and an air supply vane 8 are mounted on the electric motor 9.
  • an exhaust fan casing 10 is provided outside the exhaust vane 7, and an air supply fan casing 11 is provided outside the air supply vane 8. Is provided.
  • a heat exchange element 12 is disposed on the outer periphery of the exhaust fan casing 10 and the air supply fan casing 11.
  • the supply air passage 15 communicates with the indoor air outlet 4 from the outdoor suction port 5 through the supply air passage constituting plate 13, the heat exchange element 12, the supply blade 8, and the supply air passage constituting plate 14.
  • the exhaust air passage 18 communicates with the outdoor air outlet 6 from the indoor suction port 3 through the exhaust air passage constituting plate 16, the heat exchange element 12, the exhaust blade 7, and the exhaust outlet pipe 17.
  • An electric motor 9 is provided on the supply air passage 15 side on the air passage partition plate 19 as a partition member separating the supply air passage 15 and the exhaust air passage 18, and the air passage partition plate 19 to which the electric motor 9 is attached is recessed on the exhaust fan casing 10 side. However, it is configured as the uneven portion 19a.
  • FIG. 3 is a perspective view of the heat exchange element 12 of the heat exchange device according to the first embodiment of the present invention.
  • the heat exchange element 12 includes an element plate 22a in which an air passage is formed by the air passage wall 21a and the air passage wall 21b in the heat transfer plate 20, and an element plate in which the arrangement of the air passage wall 21a and the air passage wall 21b is reversed right and left. 22b is laminated alternately. That is, the heat exchange element 12 has a shape that forms an A air passage that becomes the supply air passage 15 and a B air passage that becomes the exhaust air passage 18. Between the air passing through the supply air passage 15 (A air passage) and the exhaust air passage 18 (B air passage), heat is transferred via the heat transfer plate 20.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram having the heat exchange element 12 serving as an orthogonal air path according to the first embodiment of the present invention, in which the supply air path 15 and the exhaust air path 18 are orthogonal to each other.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram having the heat exchange element 12 serving as an opposed air path according to the first embodiment of the present invention, in which the supply air path 15 and the exhaust air path 18 face each other.
  • the main body 1 as a heat exchange device has an indoor inlet 3, an indoor outlet 4, an outdoor inlet 5 and an outdoor outlet 6 on the side surface.
  • the main body 1 has an exhaust vane 7 and an air supply vane 8 mounted on an electric motor 9, an exhaust fan casing 10 outside the exhaust vane 7, and an air supply fan casing 11 outside the air supply vane 8. Is provided.
  • An air supply blade 8 is arranged on the leeward side of the heat exchange element 12.
  • the main body 1 is provided with an electric motor 9 on the side of the air supply air passage 15 on the air supply air passage 15, the exhaust air passage 18, and the air passage partition plate 19 as a partition member separating the air supply air passage 15 and the exhaust air passage 18.
  • the supply air passage 15 communicates with the indoor outlet 4 from the outdoor suction port 5 through the heat exchange element 12, the supply blade 8, and the supply air passage constituting plate 14.
  • the exhaust air passage 18 communicates with the outdoor air outlet 6 from the indoor suction port 3 through the exhaust blade 7, the exhaust outlet pipe 17, and the heat exchange element 12.
  • the air in the supply air passage 15 is heated by adding heat from the air in the exhaust air passage 18 and is heated by the air supply blade 8 at a temperature higher than the outdoor intake air 23 through the indoor outlet 4.
  • the air is supplied into the room as indoor blown air 26.
  • the electric motor 9 mounted on the exhaust blade 7 and the supply blade 8 is output as blowing energy with an efficiency of 20% or more and 90% or less with respect to the applied input.
  • the energy after the remaining 10% or more and 80% or less of the blowing energy is output is generated as the heat generation energy of the electric motor 9.
  • the air passage partition plate 19 to which the electric motor 9 is attached is recessed to the exhaust fan casing 10 side to form an uneven portion 19a. For this reason, the heat generation energy generated for driving the exhaust blade 7 and the air supply blade 8 is not transmitted to the exhaust air passage 18 but is radiated into the air supply air passage 15. As a result, the air in the supply air passage 15 heated by the heat exchange element 12 is further heated and supplied into the room as the indoor blowing air 26.
  • the heat exchange efficiency of such a heat exchange element 12 can be expressed by the following formula 1. From Equation 1, a case is considered in which heat exchange can be performed efficiently so that the temperatures of the indoor intake air 24 and the outdoor intake air 23 are the same. At this time, the denominator approaches zero and decreases, and the temperature of the numerator indoor blowing air 26 increases and increases, so that the heat exchange efficiency can be improved.
  • the heat exchanging device of the first embodiment has a configuration in which the air passage partition plate 19 is recessed toward the exhaust fan casing 10 to form an uneven portion 19a. Therefore, the electric motor 9 in which the exhaust-side electric motor 9a and the supply-side electric motor 9b are integrally formed projects evenly in the supply air passage 15 and the exhaust air passage 18. Thereby, the suction space of the air supply blade 8 and the suction space of the exhaust blade 7 are ensured equally, and the suction pressure loss becomes equal.
  • the structure for mounting the electric motor 9 is simplified, and the air permeability around the electric motor 9 is improved. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved by actively utilizing the heat generated by the motor 9 while the motor 9 is housed in a compact manner, and in particular, the heat exchange efficiency during heating can be improved.
  • the electric motor 9 is divided into an air supply side motor 9b and an exhaust side electric motor 9a, and the air supply side electric motor 9b and the exhaust side electric motor 9a are interposed in the air supply air passage 15.
  • the exhaust side electric motor 9a interposed in the supply air passage 15 is on the upstream side of the heat exchange element 12, it is not possible to use all the heat generation energy generated in the exhaust side electric motor 9a, but it flows into the heat exchange element 12
  • the temperature of the outdoor intake air 23 can be increased. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved as compared with the case where the heat generation energy of the exhaust side electric motor 9a is exhausted from the outdoor outlet 6 to the outside as it is.
  • the heat exchanging device of the present invention is a heat exchanging device having a heat exchanging element, an air supply passage, and an exhaust air passage. It consists of the structure provided in the air passage.
  • the cooling efficiency during cooling and the heating efficiency during heating can be improved, and the heat exchange efficiency of the heat exchange device can be improved.
  • a configuration may be adopted in which the supply side motor and the exhaust side motor are provided in the supply air path.
  • the heat exchange apparatus which has the effect that the heat exchange efficiency at the time of heating can be improved and heating efficiency can be improved can be provided.
  • a configuration may be adopted in which an air supply side motor and an exhaust side motor are provided in the exhaust air passage. Accordingly, it is possible to provide a heat exchange device that has an effect of improving the heat exchange efficiency during cooling and improving the cooling efficiency.
  • the supply side motor and the exhaust side motor may be provided on the leeward side of the heat exchange element in the supply air passage.
  • the supply side motor and the exhaust side motor may be provided on the leeward side of the heat exchange element in the exhaust air passage. Accordingly, it is possible to provide a heat exchange device that has an effect of improving the heat exchange efficiency during cooling and improving the cooling efficiency.
  • the supply-side motor and the exhaust-side motor may be configured as an integrated motor. Therefore, the heat exchange apparatus with the effect that the ventilation property around an electric motor improves and heat exchange efficiency can be improved can be provided.
  • the supply-side electric motor and the exhaust-side electric motor may be provided on a partition member that configures the supply air passage and the exhaust air passage, and the unevenness portion may be provided on the partition member.
  • FIG. 7 is a front sectional view of the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a side sectional view of the heat exchange device according to the second embodiment of the present invention.
  • the main body 1 as a heat exchange device has an inspection cover 2 on the lower surface, an indoor inlet 3 and an indoor outlet 4 on the side, an outdoor inlet 5 and an outdoor outlet 6. is doing.
  • the central portion of the main body 1 is provided with an electric motor 9 in which an exhaust side electric motor 9 a that drives the exhaust vane 7 and an air supply side electric motor 9 b that drives the air supply vane 8 are integrated.
  • An exhaust vane 7 and an air supply vane 8 are mounted on the electric motor 9, and an exhaust fan casing 10 is provided outside the exhaust vane 7, and an air supply fan casing 11 is provided outside the air supply vane 8. Is provided.
  • a heat exchange element 12 is disposed on the outer periphery of the exhaust fan casing 10 and the air supply fan casing 11.
  • the supply air passage 15 communicates with the indoor air outlet 4 from the outdoor suction port 5 through the supply air passage constituting plate 13, the heat exchange element 12, the supply air blade 8, and the supply air passage constituting plate 14.
  • the exhaust air passage 18 communicates with the outdoor air outlet 6 from the indoor suction port 3 through the exhaust air passage constituting plate 16, the heat exchange element 12, the exhaust blade 7, and the exhaust outlet pipe 17.
  • An electric motor 9 is provided on the air supply air passage 15 side on the air passage partition plate 19 as a partition member separating the air supply air passage 15 and the exhaust air passage 18, and the air passage partition plate 19 to which the motor 9 is attached is provided on the air supply fan casing 11 side. It has a configuration in which it is indented to form an uneven portion 19a.
  • FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a heat exchange device having a heat exchange element 12 serving as an orthogonal air path according to the second embodiment of the present invention, and the supply air path 15 and the exhaust air path 18 are orthogonal to each other. Is.
  • FIG. 10 is a schematic block diagram of the heat exchange apparatus which has the heat exchange element 12 used as the opposing air path concerning Embodiment 2 of this invention, and the supply air path 15 and the exhaust air path 18 oppose. Is.
  • the main body 1 as a heat exchange device has an indoor inlet 3, an indoor outlet 4, an outdoor inlet 5, and an outdoor outlet 6 on the side surface.
  • the main body 1 has an exhaust vane 7 and an air supply vane 8 mounted on an electric motor 9, an exhaust fan casing 10 outside the exhaust vane 7, and an air supply fan casing 11 outside the air supply vane 8. Is provided. Further, an exhaust blade 7 is disposed on the leeward side of the heat exchange element 12.
  • the main body 1 is provided with an electric motor 9 on the exhaust air passage 18 side in an air supply passage 15, an exhaust air passage 18, and an air passage partition plate 19 as a partition member separating the air supply air passage 15 and the exhaust air passage 18.
  • the air supply air passage 15 communicates with the indoor air outlet 4 from the outdoor suction port 5 through the air supply blade 8, the air supply air passage constituting plate 14, and the heat exchange element 12.
  • the exhaust air passage 18 communicates with the outdoor air outlet 6 from the indoor suction port 3 through the heat exchange element 12, the exhaust blade 7 and the exhaust outlet pipe 17.
  • the air in the supply air passage 15 is reduced in heat by taking the amount of heat from the air in the exhaust air passage 18, and is supplied to the air supply blade 8 through the indoor outlet 4 at a temperature lower than the outdoor intake air 23. Then, the air is supplied into the room as the indoor blowing air 26.
  • the electric motor 9 mounted on the exhaust blade 7 and the supply blade 8 is output as blowing energy with an efficiency of 20% or more and 90% or less with respect to the applied input.
  • the remaining energy of 10% or more and 80% or less is output as heat generation energy of the electric motor 9.
  • An air passage partition plate 19 to which the electric motor 9 is attached is recessed toward the air supply fan casing 11 to form an uneven portion 19a.
  • the heat generation energy generated for driving the exhaust blade 7 and the air supply blade 8 is not transmitted to the air supply air passage 15 but is radiated into the exhaust air passage 18 and exhausted to the outside as the outdoor blown air 25.
  • the air in the supply air passage 15 reduced in heat by the heat exchange element 12 is supplied indoors as the indoor blown air 26 without being heated by the heat generation energy of the electric motor 9.
  • the heat exchange efficiency of such a heat exchange element 12 can be expressed by the following formula 2, a case where heat exchange can be efficiently performed so that the temperatures of the indoor intake air 24 and the outdoor intake air 23 are the same is considered. . At this time, the denominator approaches zero and decreases, and the temperature of the numerator indoor air 26 does not increase due to the heat generated by the electric motor 9, so that the heat exchange efficiency can be improved.
  • the heat exchanging device of the second embodiment has a configuration in which the air passage partition plate 19 is recessed toward the air supply fan casing 11 to form an uneven portion 19a. Therefore, the electric motor 9 in which the exhaust-side electric motor 9a and the supply-side electric motor 9b are integrally formed projects evenly in the supply air passage 15 and the exhaust air passage 18. Thereby, the suction space of the air supply blade 8 and the suction space of the exhaust blade 7 are ensured equally, and the suction pressure loss becomes equal.
  • the structure for mounting the electric motor 9 is simplified, and the air permeability around the electric motor 9 is improved. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved by efficiently exhausting the heat generated by the motor 9 while the motor 9 is housed in a compact manner, and in particular, the heat exchange efficiency during cooling can be improved.
  • the electric motor 9 is divided into an air supply side motor 9b and an exhaust side electric motor 9a, and the air supply side electric motor 9b and the exhaust side electric motor 9a are interposed in the exhaust air passage 18. Is also possible. Since the supply side electric motor 9b interposed in the exhaust air passage 18 is on the upstream side of the heat exchange element 12, all the heat generation energy generated in the supply side electric motor 9b cannot be exhausted. However, through the heat exchange element 12, the heat generation energy generated in the supply side electric motor 9b can be suppressed, and the temperature rise of the indoor blow-out air 26 can be suppressed. Therefore, the heat exchange efficiency can be improved as compared with the case where the heat generation energy of the supply side electric motor 9b is supplied from the indoor outlet 4 to the room as it is.
  • the heat exchange device of the present invention improves the heat exchange efficiency by improving the heating efficiency at the time of heating by the configuration shown in Embodiment 1 and by improving the cooling efficiency at the time of cooling by the configuration shown in Embodiment 2.
  • the heat exchange apparatus of this invention can comprise an air supply side motor and an exhaust side motor integrally.
  • the supply side motor and the exhaust side motor are provided on a partition member constituting the supply air path and the exhaust air path, and the partition member is provided with an uneven portion. Therefore, with these configurations, it is possible to realize a heat exchange device that is effective in improving the heat exchange efficiency while accommodating the electric motor in a limited space.
  • the heat exchanging device of the present invention can improve the heat exchanging efficiency while keeping the main body height low, so that it is difficult not only to secure the size of the ceiling but also the size of the ceiling in recent years. It is also useful as a ventilation device for non-residential buildings.

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Abstract

　本発明の熱交換機器は、熱交換素子と給気風路および排気風路を有する熱交換機器としての本体において、排気用羽根を駆動する排気側電動機および給気用羽根を駆動する給気側電動機を、給気風路または排気風路のいずれか一方の風路内に設けたことにより、熱交換機器の熱交換効率を向上することができる。

Description

熱交換機器
　本発明は、室内換気を室内空気と屋外空気をファンモーターによる送風と熱交換素子とによって、省エネルギーで行うにあたり、屋外からの給気と室内からの排気とをダクトを介して行なう熱交換機器に関する。特に、熱交換機器の風路の構成板を形成する技術に関する。
　熱交換機器用の風路構成板の従来例として図１２および図１３を参照しながら説明する。図１２は、従来の熱交換機器の正面断面図、図１３は、従来の熱交換機器の側面断面図である。
　図１２および図１３に示すように、本体１１４は下面に点検カバー１０１を、一方の側面に室内吸込口１０２と室内吹出口１０３と、もう一方の側面に屋外吸込口１０４と屋外吹出口１０５を有する。また、中央部において排気用羽根１０６と給気用羽根１０７を電動機１０８の下部と上部に装着している。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。また、熱交換素子１１１を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の外周部に配置し、屋外吸込口１０４から給気用風路構成板１１５と熱交換素子１１１と給気用羽根１０７および吹出管１１７を通じて室内吹出口１０３に連通する。そして、室内吸込口１０２から排気用風路構成板１１６と熱交換素子１１１と排気用羽根１０６および吹出管１１７を通じ、屋外吹出口１０５に連通する排気風路１１３を設けた構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
　この構成において、屋外吸込口１０４から吸引される屋外吸込空気１１８が冷たく、室内吸込口１０２から吸引される室内吸込空気１１９が暖かい状態となる冬季等の場合を考える。この場合には、給気風路１１２と排気風路１１３に介在する熱交換素子１１１によって、排気風路１１３の空気は、給気風路１１２の空気に熱量を奪われることによって減熱される。そして、室内吸込空気１１９よりも低い温度で、排気用羽根１０６によって吹出管１１７を通り、屋外吹出口１０５を介し、屋外吹出空気１２０として屋外に排気される。
　一方、給気風路１１２の空気は、排気風路１１３の空気から熱量を加えられることによって加熱され、屋外吸込空気１１８よりも高い温度で、給気用羽根１０７によって吹出管１１７を通る。そして、給気風路１１２の空気は、室内吹出口１０３を介し、室内吹出空気１２１として室内に給気される。しかしながら、排気風路１１３に介在している電動機１０８からの発熱エネルギーは、室内吹出空気１２１の加熱には利用されず、屋外吹出空気１２０として屋外へ排気されている。
　また、屋外吸込口１０４から吸引される屋外吸込空気１１８が暖かく、室内吸込口１０２から吸引される室内吸込空気１１９が冷たい状態となる夏季等の場合を考える。この場合には、給気風路１１２と排気風路１１３に介在する熱交換素子１１１によって、排気風路１１３の空気は、給気風路１１２の空気から熱量を加えられることによって加熱される。そうすると、排気風路１１３の空気は、室内吸込空気１１９よりも高い温度で、排気用羽根１０６によって吹出管１１７を通り、屋外吹出口１０５を介し、屋外吹出空気１２０として屋外に排気される。
　一方、給気風路１１２の空気は、排気風路１１３の空気に熱量を奪われることによって減熱され、屋外吸込空気１１８よりも低い温度で、給気用羽根１０７によって吹出管１１７を通る。そして、給気風路１１２の空気は、室内吹出口１０３を介し、室内吹出空気１２１として室内に給気される。しかしながら、給気風路１１２に介在している電動機１０８からの発熱エネルギーは、屋外吹出空気１２０として屋外に排気されず、減熱すべく室内吹出空気１２１を加熱して室内へ給気されている。
　このような従来の熱交換器では、上述のように電動機１０８の発熱エネルギーを熱交換機器の熱交換効率の向上に有効利用できていないという課題がある。
特開２００６－３４９２２３号公報
　本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、電動機の発熱エネルギーを有効利用することで熱交換効率を向上することができる熱交換機器を提供する。
　本発明の熱交換機器は、熱交換素子と給気風路および排気風路を有する熱交換機器において、給気側電動機および排気側電動機を、上記給気風路または上記排気風路のいずれか一方の風路内に設けた構成からなる。
　この構成により、冷房時の冷房効率や暖房時の暖房効率を向上させて、熱交換機器の熱交換効率を向上することができる。
図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換機器の正面断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換機器の側面断面図である。 図３は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換機器の熱交換素子の斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態１にかかる、直交する風路となる熱交換素子を有した熱交換機器の概略構成図である。 図５は、本発明の実施の形態１にかかる、対向する風路となる熱交換素子を有した熱交換機器の概略構成図である。 図６は、本発明の実施の形態１にかかる、直交する風路となる熱交換素子を有した別の熱交換機器の概略構成図である。 図７は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換機器の正面断面図である。 図８は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換機器の側面断面図である。 図９は、本発明の実施の形態２にかかる、直交する風路となる熱交換素子を有した熱交換機器の概略構成図である。 図１０は、本発明の実施の形態２にかかる、対向する風路となる熱交換素子を有した熱交換機器の概略構成図である。 図１１は、本発明の実施の形態２にかかる、直交する風路となる熱交換素子を有した別の熱交換機器の概略構成図である。 図１２は、従来の熱交換機器の正面断面図である。 図１３は、従来の熱交換機器の側面断面図である。
　以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同じ構成要素については同じ符号を付しているので説明を省略する場合がある。なお、この実施の形態によって本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にかかる熱交換機器の正面断面図、図２は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換機器の側面断面図である。
　図１および図２に示すように、熱交換機器としての本体１は、下面に点検カバー２と、側面に室内吸込口３と室内吹出口４と、屋外吸込口５と屋外吹出口６を有している。本体１の中央部には、図１に示すように排気用羽根７を駆動する排気側電動機９ａと給気用羽根８を駆動する給気側電動機９ｂとを一体構造とした電動機９が備えられている。この電動機９に排気用羽根７および給気用羽根８を装着し、さらに、排気用羽根７の外側に排気用ファンケーシング１０と、給気用羽根８の外側に給気用ファンケーシング１１とが設けられている。排気用ファンケーシング１０および給気用ファンケーシング１１の外周部には熱交換素子１２が配置されている。給気風路１５は、屋外吸込口５から給気用風路構成板１３と熱交換素子１２と給気用羽根８および給気用風路構成板１４を通じ室内吹出口４に連通するものである。排気風路１８は、室内吸込口３から排気用風路構成板１６と熱交換素子１２と排気用羽根７および排気用吹出管１７を通じ屋外吹出口６に連通するものである。給気風路１５と排気風路１８を隔てる仕切り部材としての風路仕切板１９に電動機９を給気風路１５側に設け、電動機９が取り付く風路仕切板１９を排気用ファンケーシング１０側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。
　図３は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換機器の熱交換素子１２の斜視図である。熱交換素子１２は、伝熱板２０に風路壁２１ａと風路壁２１ｂにより風路が形成される素子板２２ａと、風路壁２１ａと風路壁２１ｂの配置を左右逆にした素子板２２ｂを交互に積層して構成されている。すなわち、熱交換素子１２は、給気風路１５となるＡ風路と排気風路１８となるＢ風路を構成した形状となっている。給気風路１５（Ａ風路）と排気風路１８（Ｂ風路）を通過する空気の間では、伝熱板２０を介して熱移動する。
　図４は、本発明の実施の形態１にかかる、直交する風路となる熱交換素子１２を有した概略構成図であり、給気風路１５と排気風路１８とが直交するものである。
　図５は、本発明の実施の形態１にかかる、対向する風路となる熱交換素子１２を有した概略構成図であり、給気風路１５と排気風路１８とが対向するものである。
　図４および図５に示すように、熱交換機器としての本体１は、側面に室内吸込口３と室内吹出口４と、屋外吸込口５と屋外吹出口６を有している。本体１は、排気用羽根７と給気用羽根８を電動機９に装着し、排気用羽根７の外側に排気用ファンケーシング１０と、給気用羽根８の外側に給気用ファンケーシング１１とを設けている。また、熱交換素子１２の風下側に給気用羽根８が配置されている。
　また、本体１は、給気風路１５と、排気風路１８と、給気風路１５と排気風路１８を隔てる仕切り部材としての風路仕切板１９に電動機９を給気風路１５側に設けた構成となっている。ここで、給気風路１５は、屋外吸込口５から熱交換素子１２と給気用羽根８および給気用風路構成板１４を通じて室内吹出口４に連通している。排気風路１８は、室内吸込口３から排気用羽根７および排気用吹出管１７と熱交換素子１２とを通じて屋外吹出口６に連通している。
　次に、図１から図５を用いて本実施の形態１の熱交換機器の動作を示す。
　屋外吸込口５から吸引される屋外吸込空気２３が冷たく、室内吸込口３から吸引される室内吸込空気２４が暖かい状態となる冬季の室内が暖房された時に主として使用する場合の説明をする。室内を暖房する場合、給気風路１５と排気風路１８に介在する熱交換素子１２によって、排気風路１８の空気は、給気風路１５の空気に熱量を奪われることにより減熱され、排気用羽根７によって室内吸込空気２４よりも低い温度で、屋外吹出口６を介し、屋外吹出空気２５として屋外に排気される。
　一方、給気風路１５の空気は、排気風路１８の空気から熱量を加えられることによって加熱され、給気用羽根８によって、屋外吸込空気２３よりも高い温度で、室内吹出口４を介し、室内吹出空気２６として室内に給気される。
　このとき、排気用羽根７と給気用羽根８に装着された電動機９は、印加される入力に対し２０％以上、９０％以下の効率で送風エネルギーとして出力される。しかしながら、残りの１０％以上、８０％以下の送風エネルギーが出力された後のエネルギーは、電動機９の発熱エネルギーとして発熱される。電動機９が取り付く風路仕切板１９は、排気用ファンケーシング１０側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。このため、排気用羽根７と給気用羽根８を駆動させるために発生する発熱エネルギーが、排気風路１８に伝えず給気風路１５内に放熱されることになる。これにより、熱交換素子１２によって加熱された給気風路１５の空気は、さらに加熱されて室内吹出空気２６として室内に給気される。
　このような熱交換素子１２の熱交換効率は、下記の式１で表すことができる。式１より、室内吸込空気２４と屋外吸込空気２３の温度が同じとなるように効率よく熱交換ができる場合を考える。この時には、分母がゼロに近づいて小さくなり、分子の室内吹出空気２６の温度が高くなり大きくなるため、熱交換効率を向上することができることとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　また、本実施の形態１の熱交換機器は、風路仕切板１９を排気用ファンケーシング１０側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。そのため、排気側電動機９ａと給気側電動機９ｂとを一体で構成した電動機９は、給気風路１５と排気風路１８に均等に張り出す。これにより、給気用羽根８の吸込み空間と排気用羽根７の吸込み空間が同等に確保され、吸込み圧損が同等となる。
　このように本実施の形態１の熱交換機器によれば、電動機９の取付のための構造を簡素化し、かつ、電動機９の周囲の通風性が向上する。したがって、電動機９をコンパクトに収納しながら電動機９の発熱を積極的に有効活用することで熱交換効率を向上することができ、特に暖房時の熱交換効率を向上することができることとなる。
　なお、図６に示すように、電動機９を給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａとに分けて構成し、給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａとを給気風路１５内に介在させる構造も可能である。給気風路１５内に介在する排気側電動機９ａが熱交換素子１２の上流側となるため、排気側電動機９ａで発生するすべての発熱エネルギーを利用することは出来ないが、熱交換素子１２へ流入する屋外吸込空気２３の温度を上昇することができる。したがって、排気側電動機９ａの発熱エネルギーをそのまま屋外吹出口６から屋外へ排気するよりも熱交換効率を向上することができる。
　すなわち、本発明の熱交換機器は、熱交換素子と給気風路および排気風路を有する熱交換機器において、給気側電動機および排気側電動機を、給気風路または排気風路のいずれか一方の風路内に設けた構成からなる。
　この構成により、冷房時の冷房効率や暖房時の暖房効率を向上させて、熱交換機器の熱交換効率を向上することができる。
　また、給気側電動機および排気側電動機を、給気風路内に設けた構成としてもよい。これにより、暖房時の熱交換効率を向上し暖房効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　また、給気側電動機および排気側電動機を、排気風路内に設けた構成としてもよい。これにより、冷房時の熱交換効率を向上し冷房効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　また、給気側電動機および排気側電動機を、給気風路内の熱交換素子の風下側に設けた構成としてもよい。これにより、暖房時の熱交換効率を向上し暖房効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　また、給気側電動機および排気側電動機を、排気風路内の熱交換素子の風下側に設けた構成としてもよい。これにより、冷房時の熱交換効率を向上し冷房効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　また、給気側電動機と排気側電動機とを、一体構成の電動機とした構成としてもよい。これにより、電動機周囲の通風性が向上し、熱交換効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　また、給気側電動機および排気側電動機を、給気風路と排気風路を構成する仕切り部材上に設け、前記仕切り部材に凹凸部を設けた構成としてもよい。これにより、限られたスペースの中で、電動機をコンパクトに収納しながら、熱交換効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を提供することができる。
　（実施の形態２）
　図７は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換機器の正面断面図、図８は、本発明の実施の形態２にかかる熱交換機器の側面断面図である。
　図７および図８に示すように、熱交換機器としての本体１は、下面に点検カバー２と、側面に室内吸込口３と室内吹出口４と、屋外吸込口５と屋外吹出口６を有している。本体１の中央部には、排気用羽根７を駆動する排気側電動機９ａと給気用羽根８を駆動する給気側電動機９ｂとを一体構造とした電動機９が備えられている。この電動機９に排気用羽根７および給気用羽根８を装着し、さらに、排気用羽根７の外側に排気用ファンケーシング１０と、給気用羽根８の外側に給気用ファンケーシング１１とが設けられている。排気用ファンケーシング１０および給気用ファンケーシング１１の外周部には熱交換素子１２が配置されている。給気風路１５は、屋外吸込口５から給気用風路構成板１３と熱交換素子１２と給気用羽根８および給気用風路構成板１４を通じて室内吹出口４に連通するものである。排気風路１８は、室内吸込口３から排気用風路構成板１６と熱交換素子１２と排気用羽根７および排気用吹出管１７を通じて屋外吹出口６に連通するものである。給気風路１５と排気風路１８を隔てる仕切り部材としての風路仕切板１９に電動機９を給気風路１５側に設け、電動機９が取り付く風路仕切板１９を給気用ファンケーシング１１側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。
　図９は、本発明の実施の形態２にかかる、直交する風路となる熱交換素子１２を有した熱交換機器の概略構成図であり、給気風路１５と排気風路１８とが直交するものである。
　図１０は、本発明の実施の形態２にかかる、対向する風路となる熱交換素子１２を有した熱交換機器の概略構成図であり、給気風路１５と排気風路１８とが対向するものである。
　図９および図１０に示すように、熱交換機器としての本体１は、側面に室内吸込口３と室内吹出口４と、屋外吸込口５と屋外吹出口６を有している。本体１は、排気用羽根７と給気用羽根８を電動機９に装着し、排気用羽根７の外側に排気用ファンケーシング１０と、給気用羽根８の外側に給気用ファンケーシング１１とを設けている。また、熱交換素子１２の風下側に排気用羽根７を配置しされている。
　また、本体１は、給気風路１５と、排気風路１８と、給気風路１５と排気風路１８を隔てる仕切り部材としての風路仕切板１９に電動機９を排気風路１８側に設けた構成となっている。ここで、給気風路１５は、屋外吸込口５から給気用羽根８および給気用風路構成板１４と熱交換素子１２とを通じて室内吹出口４に連通している。排気風路１８は、室内吸込口３から熱交換素子１２と排気用羽根７および排気用吹出管１７とを通じて屋外吹出口６に連通している。
　次に、図７から図１０を用いて本実施の形態２の熱交換機器の動作を示す。
　屋外吸込口５から吸引される屋外吸込空気２３が暖かく、室内吸込口３から吸引される室内吸込空気２４が冷たい状態となる夏季の室内が冷房された時に主として使用する場合の説明をする。室内を冷房する場合、給気風路１５と排気風路１８に介在する熱交換素子１２によって、排気風路１８の空気は、給気風路１５の空気から熱量を加えられることにより加熱され、排気用羽根７によって室内吸込空気２４よりも高い温度で、屋外吹出口６を介し、屋外吹出空気２５として屋外に排気される。
　一方、給気風路１５の空気は、排気風路１８の空気から熱量を奪われることによって減熱され、給気用羽根８によって、屋外吸込空気２３よりも低い温度で、室内吹出口４を介し、室内吹出空気２６として室内に給気される。
　このとき、排気用羽根７と給気用羽根８に装着された電動機９は、印加される入力に対し２０％以上、９０％以下の効率で送風エネルギーとして出力される。しかしながら、残りの１０％以上、８０％以下の出力された後のエネルギーは、電動機９の発熱エネルギーとして発熱される。電動機９が取り付く風路仕切板１９を給気用ファンケーシング１１側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。このため、排気用羽根７と給気用羽根８を駆動させるために発生する発熱エネルギーが、給気風路１５に伝えず排気風路１８内に放熱し、屋外吹出空気２５として屋外へ排気する。このことにより、熱交換素子１２によって減熱された給気風路１５の空気は、電動機９の発熱エネルギーによって加熱されることなく室内吹出空気２６として室内に給気される。
　このような熱交換素子１２の熱交換効率は、下記の式２で表すことができるので、室内吸込空気２４と屋外吸込空気２３の温度が同じとなるように効率よく熱交換ができる場合を考える。この時には、分母がゼロに近づいて小さくなり、分子の室内吹出空気２６の温度が電動機９の発熱エネルギーによって高くならないため、熱交換効率を向上することができることとなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　また、本実施の形態２の熱交換機器は、風路仕切板１９を給気用ファンケーシング１１側に窪ませ、凹凸部１９ａとした構成となっている。そのため、排気側電動機９ａと給気側電動機９ｂとを一体で構成した電動機９は、給気風路１５と排気風路１８に均等に張り出す。これにより、給気用羽根８の吸込み空間と排気用羽根７の吸込み空間が同等に確保され、吸込み圧損が同等となる。
　このように本実施の形態２の熱交換機器によれば、電動機９の取付のための構造を簡素化にし、かつ、電動機９の周囲の通風性が向上する。したがって、電動機９をコンパクトに収納しながら電動機９の発熱を効率よく排気することで熱交換効率を向上することができ、特に冷房時の熱交換効率を向上することができることとなる。
　なお、図１１に示すように、電動機９を給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａとに分けて構成し、給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａとを排気風路１８内に介在させる構造も可能である。排気風路１８内に介在する給気側電動機９ｂが熱交換素子１２の上流側となるため、給気側電動機９ｂで発生するすべての発熱エネルギーを排気することは出来ない。しかしながら、熱交換素子１２を介することにより、給気側電動機９ｂで発生する発熱エネルギーを抑制し、室内吹出空気２６の温度上昇を抑えることができる。したがって、給気側電動機９ｂの発熱エネルギーを、そのまま室内吹出口４から室内へ給気するよりも熱交換効率を向上することができる。
　すなわち、本発明の熱交換機器は、実施の形態１で示した構成による暖房時の暖房効率の向上および実施の形態２で示した構成の冷房時の冷房効率の向上により、熱交換効率を向上させることができる。また、本発明の熱交換機器は、給気側電動機と排気側電動機とを、一体として構成できる。さらに、給気側電動機および排気側電動機を、給気風路と排気風路を構成する仕切り部材上に設け、仕切り部材に凹凸部を設けた構成としてもいる。したがって、これらの構成により、限られたスペースの中で、電動機をコンパクトに収納しながら、熱交換効率を向上することができるという効果のある熱交換機器を実現することができる。
　本発明の熱交換機器は、本体高さを低く保ちながら、熱交換効率を向上させることができるため、通常の広さや高さの天井裏だけではなく、天井裏寸法の確保が難しい近年の居住および非居住の建築物の換気装置としても有用である。
１　　本体
２　　点検カバー
３　　室内吸込口
４　　室内吹出口
５　　屋外吸込口
６　　屋外吹出口
７　　排気用羽根
８　　給気用羽根
９　　電動機
９ａ　　排気側電動機
９ｂ　　給気側電動機
１０　　排気用ファンケーシング
１１　　給気用ファンケーシング
１２　　熱交換素子
１３　　給気用風路構成板
１４　　給気用風路構成板
１５　　給気風路
１６　　排気用風路構成板
１７　　排気用吹出管
１８　　排気風路
１９　　風路仕切板
１９ａ　　凹凸部
２０　　伝熱板
２１ａ，２１ｂ　　風路壁
２２ａ，２２ｂ　　素子板
２３　　屋外吸込空気
２４　　室内吸込空気
２５　　屋外吹出空気
２６　　室内吹出空気

Claims (7)

  1. 熱交換素子と給気風路および排気風路を有する熱交換機器において、給気側電動機および排気側電動機を、前記給気風路または前記排気風路のいずれか一方の風路内に設けたことを特徴とする熱交換機器。
  2. 前記給気側電動機および前記排気側電動機を、前記給気風路内に設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
  3. 前記給気側電動機および前記排気側電動機を、前記排気風路内に設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
  4. 前記給気側電動機および前記排気側電動機を、前記給気風路内の熱交換素子の風下側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
  5. 前記給気側電動機および前記排気側電動機を、前記排気風路内の熱交換素子の風下側に設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
  6. 前記給気側電動機と前記排気側電動機とを、一体構成の電動機としたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
  7. 前記給気側電動機および前記排気側電動機を、前記給気風路と前記排気風路を構成する仕切り部材上に設け、前記仕切り部材に凹凸部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の熱交換機器。
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