(57)【要約】【課題】電動機の発熱エネルギーを有効利用することで熱交換機器の熱交換効率向上を図る。【解決手段】熱交換素子１２と給気風路１５および排気風路１８を有する熱交換機器としての本体１において、排気用羽根７を駆動する排気側電動機９ａおよび給気用羽根８を駆動する給気側電動機９ｂを、前記給気風路１５または前記排気風路１８のどちらか一方の風路内に設けたことにより、熱交換効率を向上することができる熱交換機器を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項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どちらか一方の風路内に設けたことを特徴とする熱交換機器。
【請求項２】
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ことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
【請求項３】
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ことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
【請求項４】
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ことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
【請求項５】
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ことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
【請求項６】
給気側電動機と排気側電動機を、一体構成の電動機としたことを特徴とする請求工１記載の熱交換機器。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項１記載の熱交換機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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によって、省エネルギーでおこなうにあたり、屋外からの給気と室内からの排気をダクトを介して行なう熱交換機器において、風路の構成板を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱交換機器用風路構成板の従来例として図１２〜図１３を参照しながら説明する。
【０００３】
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、側面に室内吸込口１０２と室内吹出口１０３と、屋外吸込口１０４と屋外吹出口１０５を有し、また、中央部内に排気用羽根１０６と給気用羽根１０７を電動機１０８に装着し排気用羽根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とを設け、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を通じ室内吹出口１０３に連通すると、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）。
【０００４】
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、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、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通り、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。
【０００５】
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、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、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通り、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１１３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。
【特許文献１】特開２００６−３４９２２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の熱交換器では、電動機の発熱エネルギーを熱交換効率に有効利用できていないという課題がある。
【０００７】
本発明は、このような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向上することができる熱交換機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の熱交換機器は、上記目的を達成するために、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どちらか一方の風路内に設けたものである。
【０００９】
また、他の手段は、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ものである。
【００１０】
また、他の手段は、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ものである。
【００１１】
また、他の手段は、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ものである。
【００１２】
また、他の手段は、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ものである。
【００１３】
また、他の手段は、給気側電動機と排気側電動機を、一体構成の電動機としたものである。
【００１４】
また、他の手段は、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ものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、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どちらか一方の風路内に設けたことにより、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。
【００１６】
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ことにより、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。
【００１７】
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ことにより、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。
【００１８】
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ことにより、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。
【００１９】
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ことにより、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。
【００２０】
また、給気側電動機と排気側電動機を、一体構成の電動機としたことにより、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。
【００２１】
また、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ことにより、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の請求項１記載の熱交換機器は、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、前記給気風路または前記排気風路のどちらか一方の風路内に設けたものであり、電動機の発熱エネルギーを利用するという作用を有する。
【００２３】
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ものであり、電動機の発熱エネルギーを給気風路に利用するという作用を有する。
【００２４】
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ものであり、電動機の発熱エネルギーを排気風路に利用するという作用を有する。
【００２５】
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ものであり、電動機の発熱エネルギーを給気風路に利用するという作用を有する。
【００２６】
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ものであり、電動機の発熱エネルギーを排気風路に利用するという作用を有する。
【００２７】
また、給気側電動機と排気側電動機を、一体で構成したものであり、電動機取付のための構造が簡素化するという作用を有する。
【００２８】
また、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ものであり、電動機が給気風路と排気風路に均等に張り出し、給気羽根車の吸込み空間と排気羽根車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という作用を有する。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
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の中央部内には、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および給気用吹出管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。
【００３１】
図３は、本実施の形態の熱交換素子１２の詳細図である。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ものである。
【００３２】
図４は、直交する風路となる熱交換素子１２を有した構成概略図であり、給気風路１５と排気風路１８が直交するものである。
【００３３】
図５は、対向する風路となる熱交換素子１２を有した構成概略図であり、給気風路１５と排気風路１８が対向するものである。
【００３４】
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、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、熱交換素子１２の風下側に給気用羽根８を配置し、屋外吸込口５から熱交換素子１２と給気用羽根８および給気用吹出管１４を通じ室内吹出口４に連通する給気風路１５と、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とを通じ屋外吹出口６に連通する排気風路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。
【００３５】
次に、図１〜図５を用いて動作を示す。
【００３６】
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暖房時を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２０〜９０％の効率で送風エネルギーとして出力されるが、残りの１０〜８０％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を、排気風路１８に伝えず給気風路１５内に放熱することになり、熱交換素子１２によって加熱された給気風路１５の空気は、さらに加熱され室内吹出空気２６として室内に給気される。熱交換素子１２の熱交換効率は、式１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の温度が同じであるため分母が同じとなり、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。
【００３７】
【数１】
2010101507.tif 000003
【００３８】
また、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ため、排気側電動機９ａと給気側電動機９ｂを一体で構成した電動機９は、給気風路１５と排気風路１８に均等に張り出し、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。
【００３９】
このように本発明の実施の形態１の熱交換機器によれば、電動機取付のための構造が簡素化にしつつ電動機周囲の通風性が向上するので、電動機をコンパクトに収納しながら電動機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。
【００４０】
なお、図６に示すように給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａを分けて構成し、給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａを給気風路１５内に介在させる構造も可能であるが、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ので、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。
【００４１】
（実施の形態２）
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の中央部内には、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とを設けられている。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および給気用吹出管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。
【００４２】
図９は、直交する風路となる熱交換素子１２を有した構成概略図であり、給気風路１５と排気風路１８が直交するものである。
【００４３】
図１０は、対向する風路となる熱交換素子１２を有した構成概略図であり、給気風路１５と排気風路１８が対向するものである。
【００４４】
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、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、熱交換素子１２の風下側に排気用羽根７を配置し、屋外吸込口５から給気用羽根８および給気用吹出管１４と熱交換素子１２とを通じ室内吹出口４に連通する給気風路１５と、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とを通じ屋外吹出口６に連通する排気風路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。
【００４５】
次に、図７〜図１０を用いて動作を示す。
【００４６】
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冷房時を主として使用する場合、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。
【００４７】
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２０〜９０％の効率で送風エネルギーとして出力されるが、残りの１０〜８０％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を、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。熱交換素子１２の熱交換効率は、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の温度が同じであるため分母が同じとなり、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。
【００４８】
【数２】
2010101507.tif 000004
【００４９】
また、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ため、排気側電動機９ａと給気側電動機９ｂを一体で構成した電動機９は、給気風路１５と排気風路１８に均等に張り出し、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。
【００５０】
このように本発明の実施の形態２の熱交換機器によれば、電動機９取付のための構造が簡素化にしつつ電動機９周囲の通風性が向上するので、電動機９をコンパクトに収納しながら電動機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。
【００５１】
なお、図１１に示すように給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａを分けて構成し、給気側電動機９ｂと排気側電動機９ａを排気風路１８内に介在させる構造も可能であるが、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が、熱交換素子１２を介することで給気側電動機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ので、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。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
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可能なため、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有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１の熱交換機器の正面断面図
【図２】同熱交換機器の側面断面図
【図３】同熱交換機器の熱交換素子の詳細図
【図４】同熱交換機器の直交する風路となる熱交換素子を有した構成概略図
【図５】同熱交換機器の対向する風路となる熱交換素子を有した構成概略図
【図６】同熱交換機器の別手段の構成概略図
【図７】本発明の実施の形態２の熱交換機器の正面断面図
【図８】同熱交換機器の側面断面図
【図９】同熱交換機器の直交する風路となる熱交換素子を有した構成概略図
【図１０】同熱交換機器の対向する風路となる熱交換素子を有した構成概略図
【図１１】同熱交換機器の別手段の構成概略図
【図１２】従来の熱交換機器の正面断面図
【図１３】同側面断面図
【符号の説明】
【００５４】
１      本体
９      電動機
９ａ    排気側電動機
９ｂ    給気側電動機
１２    熱交換素子
１５    給気風路
１８    排気風路
１９    風路仕切板
１９ａ  凹凸部
【図１】
2010101507.tif 000005
【図２】
2010101507.tif 000006
【図３】
2010101507.tif 000007
【図４】
2010101507.tif 000008
【図５】
2010101507.tif 000009
【図６】
2010101507.tif 000010
【図７】
2010101507.tif 000011
【図８】
2010101507.tif 000012
【図９】
2010101507.tif 000013
【図１０】
2010101507.tif 000014
【図１１】
2010101507.tif 000015
【図１２】
2010101507.tif 000016
【図１３】
2010101507.tif 000017