(57)【要約】【課題】本発明は、熱交換形換気装置において、小型化が可能であり、汎用的に窓に取り付けできる熱交換形換気装置を提供することを目的とする。【解決手段】給気風路１０および排気風路１１を備えた熱交換形換気装置５であって、給気風路１０にあり少なくとも一対以上の放電電極２０とその対向電極１９から構成された給気電極群１２と、排気風路１１にあり少なくとも一対以上の放電電極２０とその対向電極１９から構成された排気電極群１３とを備え、給気電極群１２と排気電極群１３とが絶縁パイプ１４により相互に伝熱する構成であることを特徴とする。【選択図】図２
2018091497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内に対向する面に設けられた排気流入口と室外に対向する面に設けられた排気流出口とを連通する排気風路と、
室内に対向する面に設けられた給気流出口と室外に対向する面に設けられた給気流入口とを連通する給気風路と、
放電電極と対向電極とが対となる少なくとも一対の電極群とを備えた熱交換形換気装置において、
前記排気風路と前記給気風路とは仕切られた構成であり、
前記排気風路に電極群である排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、
前記給気風路に電極群である給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、
前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが伝熱することを特徴とする熱交換形換気装置。
【請求項２】
前記排気風路放電電極と前記給気風路放電電極の放電方向が互いに対向している構成であることを特徴とする請求項１に記載の熱交換形換気装置。
【請求項３】
前記給気流入口と前記排気流出口とはそれぞれ室外と連通するように窓枠に備えられた換気框に対向するように配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換形換気装置。
【請求項４】
前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが冷媒管を備え、前記排気風路と前記給気風路との間で熱架橋部を介して冷媒管が連通している構成を特徴とする請求項１から３に記載の熱交換型換気装置。
【請求項５】
前記熱架橋部が絶縁性を持つ材料であることを特徴とする請求項１から４に記載の熱交換形換気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換形換気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の中では給湯、照明、空調、換気の消費エネルギが比較的大きいため、これらの消費エネルギを低減する技術が切に望まれている。
【０００３】
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。また、壁面の断熱、気密性能の向上に比べ遅れていた、窓や窓サッシの高断熱・高気密化も徐々に進んでいる。ただし、住宅の高気密化に伴い、壁面と窓の断熱性能が不揃いとなると、断熱の不足する面に結露が集中的に発生するという課題も生じてきた。一方、換気によって逃げる熱を低減させるには、排気流と給気流の間で熱交換を行う熱交換形換気装置が有効である。
【０００４】
熱交換形換気装置は、特に、室内と室外の温度差の大きい寒冷地域や冬季で熱回収効果が高く、空調エネルギを低減できる。しかし、従来の熱交換形換気装置は天井裏などに配置し、各居室に空気を分配させるためダクトを取り回す必要があることから、大掛かりな施工が必要という課題があった。
【０００５】
これらの課題に対して、熱交換形換気装置を簡易に施工するために、熱交換形換気装置を窓に取り付け、ダクトを用いずに熱を回収しつつ換気する検討がなされてきた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
これらを実現するために、この種の熱交換形換気装置は、以下のような構成となっていた。
【０００７】
図４に示すように、ユニット１０１は電動シャッターボックス１０２とカーテンボックス１０３が備えられたユニット１０１であり、室内空間に面するユニット１０１の側面に室内開口部１０４を設け、室外空間に面するユニット１０１の側面に室外開口部１０５を設けられている。窓サッシ部１０６の上部の空間には給気流と排気流を送風する給排気ファン１０７が備えられ、給排気ファン１０７に隣接して備えられた熱交換器１０８を介して給気流と排気流が熱交換されるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１１−２３０５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このような従来の熱交換形換気装置は、電動シャッターとカーテンとが両方とも取り付けてある必要があり、汎用性が不足しているという課題があった。
【００１０】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、小型化が可能であり、小型化によって汎用的に窓に取り付けできる熱交換形換気装置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】
【００１１】
そして、この目的を達成するために、本発明は、室内に対向する面に設けられた排気流入口と室外に対向する面に設けられた排気流出口とを連通する排気風路と、室内に対向する面に設けられた給気流出口と室外に対向する面に設けられた給気流入口とを連通する給気風路と、放電電極と対向電極とが対となる少なくとも一対の電極群とを備えた熱交換形換気装置において、前記排気風路と前記給気風路とは仕切られた構成であり、前記排気風路に電極群である排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、前記給気風路に電極群である給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが伝熱することを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、室内に対向する面に設けられた排気流入口と室外に対向する面に設けられた排気流出口とを連通する排気風路と、室内に対向する面に設けられた給気流出口と室外に対向する面に設けられた給気流入口とを連通する給気風路と、放電電極と対向電極とが対となる少なくとも一対の電極群とを備えた熱交換形換気装置において、前記排気風路と前記給気風路とは仕切られた構成であり、前記排気風路に電極群である排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、前記給気風路に電極群である給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが伝熱することを特徴とするものであり、小型化が可能であり、汎用的に窓に取り付けできる熱交換形換気装置を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施の形態１にかかる熱交換形換気装置の設置例を示す概略図
【図２】（a）本実施の形態１にかかる熱交換形換気装置の断面図             (b）本実施の形態１にかかる対向電極を上面からみた概略構成図
【図３】本実施の形態１にかかる電極群の概略斜視図および断面図
【図４】従来の熱交換形換気装置の断面を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の請求項１記載の熱交換形換気装置は、室内に対向する面に設けられた排気流入口と室外に対向する面に設けられた排気流出口とを連通する排気風路と、室内に対向する面に設けられた給気流出口と室外に対向する面に設けられた給気流入口とを連通する給気風路と、放電電極と対向電極とが対となる少なくとも一対の電極群とを備えた熱交換形換気装置において、前記排気風路と前記給気風路とは仕切られた構成であり、前記排気風路に電極群である排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、前記給気風路に電極群である給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが伝熱すること構成を有する。
【００１５】
放電電極と対向電極との間に高電圧を印加すると、放電電極と対向電極間にコロナ放電が発生し、空気中のチリ、ゴミ、気体分子等がイオン化されて電界に沿って移動する。この時、空気を構成する分子とチリ等の粒子が衝突することで空気に運動エネルギを与え、イオン風と呼ばれる風を発生させることができる。したがって、放電電極と対向電極とを任意の位置に配置することで、所定の方向に対して一定のイオン風を用いた送風が可能である。
【００１６】
また、排気風路対向電極または排気風路放電電極の少なくとも一方と給気風路対向電極または給気風路放電電極の少なくとも一方とが相互に伝熱することで給気風路を流れる給気の熱と排気風路を流れる排気の熱とを熱交換することができる。
【００１７】
すなわち、本発明によれば、排気風路に排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、給気風路に給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、対となる放電電極と対向電極との電極間に電圧を印加することによりイオン風を発生させる機能を備えている。かつ、伝熱部材でもある排気風路対向電極または排気風路放電電極の少なくとも一方と給気風路対向電極または給気風路放電電極の少なくとも一方とによって、給気風路と排気風路との間で伝熱を可能な構成とすることで、送風機能と熱交換機能とを電極群で兼用することができる。送風機能と熱交換機能とを兼用することで、熱交換形換気装置を小型化でき、汎用的に窓に取り付けることができる熱交換形換気装置を提供できる。
【００１８】
また、前記排気風路放電電極の放電方向と前記給気風路放電電極の放電方向が互いに対向している構成としてもよい。
【００１９】
この構成により、給気風路で室外から空気を取り込むとともに、排気風路で室内から空気を排出させることで、室外の空気を熱交換してから室内へ取り込むことができる。換気機能と熱交換機能とを兼用することで、熱交換形換気装置を小型化でき、汎用的に窓に取り付けることができる熱交換形換気装置を提供できる。
【００２０】
また、前記給気流入口と前記排気流出口とはそれぞれ室外と連通するように窓枠に備えられた換気框に対向するように配置されている構成としてもよい。
【００２１】
この構成により、窓枠に備えられた換気框を活用し、熱交換形換気装置を設置することができるため、汎用的に窓に取り付けることができる熱交換形換気装置を提供できる。
【００２２】
また、前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが冷媒管を備え、前記排気風路と前記給気風路との間で熱架橋部を介して冷媒管が連通している構成としてもよい。
【００２３】
この構成により、例えば排気風路の方が給気風路より高温の場合、排気風路対向電極または排気風路放電電極の少なくとも一方が排気風路の熱を受けて、電極群内部の冷媒管で冷媒が気化する。気化した冷媒が、給気風路内の前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方の電極群内部の冷媒管で冷却されて液化することで、効率よく排気経路と給気経路との間で熱交換することができる。熱交換効率を高めることで、小型化することができ、熱交換形換気装置を小型化でき、汎用的に窓に取り付けることができる熱交換形換気装置を提供できる。
【００２４】
また、前記排気風路と前記給気風路との間に熱架橋部を備え、前記熱架橋部が絶縁性を持つ材料である構成としてもよい。
【００２５】
この構成により、給気経路の電極群と排気経路の電極群とを電気的に独立させることができるため、給気経路または排気経路のどちらか一方でショート等のトラブルが生じた場合であっても、他方の空間では通風を維持することができる。これにより、換気効率を向上できるので、より効率的に熱交換気運転を行うことができる。
【００２６】
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。
【００２７】
（実施の形態１）
図１において、家の壁面１に窓枠２と窓ガラス枠３と窓ガラス４からなる窓が備えられており、窓ガラス枠３に熱交換形換気装置５が設置されている。図１のＡ−Ａ‘面で水平に切断し、矢印で図示したように鉛直方向上面から見た断面図を本実施の形態の熱交換形換気装置５の断面図として図２に示す。
【００２８】
室内７の空気（以下、室内空気という）を、熱交換形換気装置５を介して室外６に放出し、室外６の空気（以下、室外空気という）は、熱交換形換気装置５を介して室内７にとり入れられる。そして、このことにより換気を行うとともに、この換気時に、放出する室内空気の熱を室内７に取り入れる室外空気へと伝達し、不要な熱の放出を抑制しているのである。
【００２９】
本実施の形態では、窓ガラス枠３に備えられた換気框８に対し熱交換形換気装置５が取り付けられており、換気框８の開口部９と給気流入口が連通しており、給気流入口１５と給気流出口１６を連通させている給気風路１０から室内７へ室外空気が給気される、同じく排気流出口１８と換気框８の開口部９とが連通しており、排気流入口１７と排気流出口１８とを連通させた排気風路１１から室外６へ室内空気が排出される。給気風路１０の内部に、電圧を印加することができ、放電電極および対向電極の組み合わせである給気電極群１２を備えている。排気風路１１の内部にも同様に、電圧を印加することができ、放電電極および対向電極の組み合わせである排気電極群１３を備えている。給気電極群１２と排気電極群１３とは、熱架橋部である絶縁パイプ１４を介して伝熱できる構成である。
【００３０】
図３に本実施の形態の給気電極群１２を図示した。図３（ａ）は、図２の給気電極群１２のＢ−Ｂ´線断面方向における電極群の構成を概略視した概略斜視図を示している。対向電極１９と放電電極２０が平板状の電極として交互に積層されており、放電電極２０には電界２１を発生させるための切り欠きが備えられている。図３の給気電極群１２は、室内方向に対して給気風路放電電極の切り欠きが設けられているが、本実施例における排気電極群１３の排気風路放電電極の切り欠きは、室外方向側に設けられている。したがって、排気風路放電電極と給気風路放電電極との放電方向が互いに対向している。
【００３１】
図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ‘面で切断した断面図であり、電極群を電極面に対して垂直に見た図となる。対向電極１９と放電電極２０との間に高電圧、たとえば５ｋVから２０ｋVの電圧を印加すると、電界２１が発生する。放電電極２０に発生したコロナ放電により、空気中のチリ、ゴミ、気体分子等がイオン化され、電界２１に沿って移動することで、気体が移動する。このとき、気体分子の運動方向は対向電極１９に制限されるため、対向電極１９に平行な運動方向成分が抽出され、風向２２の方向に送風が発生する。これら対向電極１９と放電電極２０との構成は給気風路１０と排気風路１１で同一であるが、後述のように、放電電極２０の切り欠き方向が給気風路１０と排気風路１１で異なる。放電電極２０の切り欠きの向きと風向２２は同一方向にあるという特性から、給気風路１０では給気風路放電電極である放電電極２０の切り欠きの向きを室内７側に向け、排気風路１１では排気風路放電電極である放電電極２０の切り欠きの向きを、室外６側に向けることで、それぞれ給気および排気が可能となり、室内７と室外６との間で換気することができる。
【００３２】
さらに、図２（a）に示すように給気電極群１２の対向電極１９と排気電極群１３の対向電極１９とに冷媒管として機能するヒートパイプ２３が埋め込まれている。ヒートパイプ２３は給気風路１０と排気風路１１を仕切る壁を貫通している絶縁パイプ１４を介して冷媒を給気電極群１２と排気電極群１３との間で流通させる構造であり、給気電極群１２と排気電極群１３との間で熱交換ができる。給気電極群１２と排気電極群１３とはそれぞれ高電圧が印加されることで、イオン風を発生させ、換気框８の開口部９を通じて室内７と室外６との間で換気することができる。
【００３３】
さらに、絶縁パイプ１４として、セラミック製の絶縁パイプを用い、給気電極群１２と排気電極群１３との間を絶縁することで、風雨や大きなホコリ等により、給気電極群１２と排気電極群１３とのどちらか一方がショートした場合でも、他方の電極群には電圧を印加し続けることができるため、換気を続けることができる。
【００３４】
なお、本実施の形態では、例として給気電極群１２と排気電極群１３内部にヒートパイプ２３が備えられている構成とした。給気電極群１２と排気電極群１３は、それぞれ平面方向の伝熱性が重要であり、金属製のパネル、特にアルミや銅が好適である。ヒートパイプ２３は伝熱性を高めるための部材であり、備えることにより熱伝導性を大きく向上させ、給気電極群１２と排気電極群１３との熱交換を促進できるため好適である。ヒートパイプ２３の材質は金属製が良く、特にアルミや銅が好適である。特に、給気電極群１２と排気電極群１３とヒートパイプ２３の材質を揃えることにより、例えばろう付け等の公知の工法により接合しやすくなるためより好適な構成となる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、対向電極１９と放電電極２０とにヒートパイプ２３を備えた図を示したが、どちらか片方の電極であっても効果に差異を生じない。電極形状としては本実施の形態以外にも針状電極などの公知の形状を用いることができる。特に、本実施の形態で例示したように、放電電極２０に、平板の電極の一端を波状加工した電極を用いると、電界強度が増し、風量を増加させるほか、空気の熱を受ける面積も増加するため、より好適である。
【００３６】
なお、本実施の形態では窓ガラス枠３に備えられた換気框８に熱交換形換気装置５を取り付けたが、室外６と室内７を連通させている換気孔がある場所であれば熱交換形換気装置５を取り付けることにより同等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる熱交換形換気装置は、室内に対向する面に設けられた排気流入口と室外に対向する面に設けられた排気流出口とを連通する排気風路と、室内に対向する面に設けられた給気流出口と室外に対向する面に設けられた給気流入口とを連通する給気風路と、放電電極と対向電極とが対となる少なくとも一対の電極群とを備えた熱交換形換気装置において、前記排気風路と前記給気風路とは仕切られた構成であり、前記排気風路に電極群である排気風路放電電極および排気風路対向電極が配置され、前記給気風路に電極群である給気風路放電電極および給気風路対向電極が配置され、前記排気風路対向電極または前記排気風路放電電極の少なくとも一方と前記給気風路対向電極または前記給気風路放電電極の少なくとも一方とが伝熱する構成であって、小型化が可能であり、汎用的に窓に取り付けできる熱交換形換気装置を提供するものである。
【００３８】
その結果、熱交換形換気装置として有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１    壁面
２    窓枠
３    窓ガラス枠
４    窓ガラス
５    熱交換形換気装置
６    室外
７    室内
８    換気框
９    開口部
１０    給気風路
１１    排気風路
１２    給気電極群
１３    排気電極群
１４    絶縁パイプ
１５    給気流入口
１６    給気流出口
１７    排気流入口
１８    排気流出口
１９    対向電極
２０    放電電極
２１    電界
２２    風向
２３    ヒートパイプ
【図１】
2018091497.tif 000003
【図２】
2018091497.tif 000004
【図３】
2018091497.tif 000005
【図４】
2018091497.tif 000006