(57)【要約】【目的】光熱費のアップや設置場所の制約を伴うことなく、低温時の熱交換器の目詰まりを防いで室内空気から外気への熱回収を安定的に行うことによってドラフト感を与えることなく、又、結露を起こすことなく換気を行うことができる換気装置を提供すること。【構成】外気ＯＡを吸引するシロッコファン（送風手段）１２と、常温の室内空気ＲＡを吸引するシロッコファン（送風手段と）１３、外気ＯＡと室内空気ＲＡを隔壁を介して接触させることによって両者間に熱交換を行わせる熱交換器２０を含んで構成される換気装置１において、前記熱交換器１の室内空気用通路の少なくとも一部の長さを外気用通路の少なくとも一部よりも長く設定し、室内空気ＲＡの少なくとも一部が外気ＯＡによって露点まで冷却される以前に該室内空気ＲＡを熱交換器２０から排出するようにする。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外気を熱交換器における常温の室内空気との熱交換によって室内に導入して室内を換気する方法であって、
室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を前記熱交換器から排出するようにしたことを特徴とする換気方法。
【請求項２】
前記熱交換器を通過した外気と室内空気をミキシングして室内に供給することを特徴とする請求項１記載の換気方法。
【請求項３】
前記熱交換器は全熱交換器であって、該全熱交換器を通過した室内空気を屋外に排出することを特徴とする請求項１記載の換気方法。
【請求項４】
室内空気又は外気の風量を増減することによって室内への給気条件を制御することを特徴とする請求項１，２又は３記載の換気方法。
【請求項５】
外気を吸引する送風手段と、常温の室内空気を吸引する送風手段と、外気と室内空気を隔壁を介して接触させることによって両者間に熱交換を行わせる熱交換器を含んで構成される換気装置において、
前記熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部の長さを外気用通路の少なくとも一部の長さよりも長く設定し、室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を熱交換器から排出するようにしたことを特徴とする換気装置。
【請求項６】
前記熱交換器を三角柱状に形成し、該熱交換器を通過した室内空気と外気とをミキシングして室内に供給するようにしたことを特徴とする請求項５記載の換気装置。
【請求項７】
前記熱交換器を直方体の全熱交換器で構成し、その室内空気用通路を短辺に平行に形成し、外気用通路を長辺に平行に形成したことを特徴とする請求項５記載の換気装置。
【請求項８】
前記熱交換器の室内空気用通路又は外気用通路の少なくとも一方を絞る風量調整板を設けたことを特徴とする請求項５，６又は７記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外気を常温の室内空気との熱交換によって室内に導入する換気方法及び換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、住宅用のセントラル換気システムにおいて、室内空気をそのまま屋外に排出すると、室内に新たに導入された外気が所定の室内温度に達するまでに多大なエネルギーと時間を要するため、換気装置に熱交換器を設け、該熱交換器で室内空気と外気との間で熱交換させて外気を室内温度に近づけてから室内に導入することが行われている。
【０００３】
ところが、冬期等の外気温度が下がる場合、上記換気装置を使用すると、熱交換器において室内空気が外気によって冷却され、これに含まれる水分の結露や、更に外気温度が下がることによる結露の凍結が熱交換器の排気口を塞ぎ、換気装置の機能である排気機能が失われるだけでなく、室内空気から外気への熱回収が行われず、低温のままの外気が室内に導入される。そのため、居住者に不快なドラフト感を与えるとともに、結露等により居室だけでなく家全体に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００４】
そこで、従来の直接外気を取り入れる方式では、自然給気口の前にパネルヒータ等を設置して外気を暖めたり、温水又は電気ヒータボックス等を内蔵して外気を暖めて取り入れる換気扇を設置する等の手段が講じられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のようにヒータや温水によって外気を加温する方法では、余分な光熱費を要するために不経済であり、又、給気口をヒータの近くに設置する必要があったり、ヒータ組み込みのためのスペースを要するために換気装置の設置場所に制約を伴うという問題があった。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、光熱費のアップや設置場所の制約を伴うことなく、低温時の熱交換器の目詰まりを防いで室内空気から外気への熱回収を安定的に行うことによってドラフト感を与えることなく、又、結露を起こすことなく換気を行うことができる換気方法及び換気装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、外気を熱交換器における常温の室内空気との熱交換によって室内に導入して室内を換気する方法として、室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を前記熱交換器から排出するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱交換器を通過した外気と室内空気をミキシングして室内に供給することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記熱交換器を全熱交換器とし、該全熱交換器を通過した室内空気を屋外に排出することを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載の発明において、室内空気又は外気の風量を増減することによって室内への給気条件を制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、外気を吸引する送風手段と、常温の室内空気を吸引する送風手段と、外気と室内空気を隔壁を介して接触させることによって両者間に熱交換を行わせる熱交換器を含んで構成される換気装置において、前記熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部の長さを外気用通路の少なくとも一部の長さよりも長く設定し、室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を熱交換器から排出するようにしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記熱交換器を三角柱状に形成し、該熱交換器を通過した室内空気と外気とをミキシングして室内に供給するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記熱交換器を直方体の全熱交換器で構成し、その室内空気用通路を短辺に平行に形成し、外気用通路を長辺に平行に形成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、請求項５，６又は７記載の発明において、前記熱交換器の室内空気用通路又は外気用通路の少なくとも一方を絞る風量調整板を設けたことを特徴とする。
【００１５】
従って、本発明によれば、熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部の長さを外気用通路の少なくとも一部の長さよりも長く設定し、室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を熱交換器から排出するようにしたため、熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部は結露や更に外気温度の低下による結露の凍結によって塞がれて目詰まりを起こすことがなく、熱交換器は安定的に機能して室内空気から熱を回収して外気を加温する。この結果、外気は室内温度に近づけられて室内に導入されるため、居住者に不快なドラフト感を与えることがなく、又、結露を起こすこともない。そして、この場合、外気を加温するための手段としてヒータ等が不要であるため、光熱費のアップや設置場所の制約を招くことがない。
【００１６】
又、熱交換器を通過した室内空気と外気とをミキシングして室内に供給するようにすれば、熱交換器の整流効果によって室内空気と外気とがよりきめ細かくミキシングされるため、外気温度が室内温度により近づけられてドラフトの問題が更に効果的に解消される。
【００１７】
そして、熱交換器を全熱交換器で構成すれば、該全熱交換器において室内空気との間で全熱交換された外気は温度のみならず湿度も室内のそれに近づけられるため、室内温湿度の変動も最小限に抑えられて経済的効果が高められる。
【００１８】
更に、風量調整板等を設けて室内空気又は外気の風量を増減することによって室内への給気条件を制御すれば、冬期のコールドドラフトの緩和から中間季の外気冷房までに対応することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２０】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る換気装置の正面図、図２は同側面図、図３は同上面図、図４は取付状態にある同換気装置の側断面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。
【００２１】
本実施の形態に係る換気装置１は、図１に示すように、本体ケース２の前面の斜め下部には円孔状の室内吸気口３が開口し、背面の前記室内吸気口３に対向する部位には同じく円孔状の外気吸気口４（図４参照）が開口しており、室内吸気口３はルーバーによって覆われている。
【００２２】
又、図１〜図３に示すように、本体ケース２の前面上部と上面前部には、ルーバーによって覆われた横方向に長い矩形状の給気口５，６がそれぞれ開口している。
【００２３】
ところで、換気装置１は、図４に示すように、家屋の外壁７の室内側の面に本体据付板８を介して取り付けられており、その本体ケース２の内部は縦壁９によって２つの室Ｓ１，Ｓ２に区画されている。そして、本体ケース２内には単一の電動モータ１０が収容され、該電動モータ１０の駆動軸１１の前記室Ｓ１，Ｓ２内に臨む端部には、送風手段を構成するシロッコファン１２，１３がそれぞれ直結されている。尚、シロッコファン１２，１３は、その外周側にケーシング１４，１５との間にスクロール状の風路１６，１７をそれぞれ形成している。
【００２４】
上記シロッコファン１２は、外気ＯＡを本体ケース２内の室Ｓ１に吸引するためのものであって、本体ケース２の背面に開口する前記外気吸気口４に対向して設けられており、本体ケース２の外気吸気口４には、外壁７に貫通するパイプ１８が連なっており、パイプ１８の外壁７の外面（屋外側の面）に開口する部分は、下方に開口する外部フード１９によって覆われている。
【００２５】
又、他方のシロッコファン１３は、室内空気ＲＡを本体ケース２内の室Ｓ２に吸引するためのものであって、本体ケース２の前面に開口する前記室内吸気口３に対向する位置に設けられている。
【００２６】
他方、図４に示すように、換気装置１の本体ケース２内の上部には三角柱状の熱交換器２０が設けられており、本体ケース２内の熱交換器２０の上部にはミキシングチャンバー２１が形成されている。そして、このミキシンギチャンバー２１内には空気清浄部としてのマイナスイオン発生器２２が設けられており、三角柱状を成す前記熱交換器２０の斜面２０ａ，２０ｂは本体ケース２内の室Ｓ１，Ｓ２にそれぞれ開口し、上面２０ｃはミキシングチャンバー２１に開口している。尚、熱交換器２０の上面２０ｃには、脱着可能な不図示のプレフィルターが取り付けられている。
【００２７】
ここで、熱交換器２０の構成の詳細を図６〜図９に基づいて説明する。尚、図６は熱交換器の側面図、図７は同上面図、図８は同底面図（風量調整板を取り外した状態）、図９は図６の矢視Ｂ方向の図である。
【００２８】
三角柱状を成す熱交換器２０はハニカム構造を有しており、図６の破線矢印方向（外気ＯＡの通過方向）に貫通する外気用通路を形成する三角形の波板状プレート２３と図６の実線矢印方向（室内空気ＲＡの通過方向であって、外気ＯＡの通過方向と直交する方向）に貫通する室内空気用通路を形成する三角形の波板状プレート２４を交互に積層して構成されている。従って、熱交換器２０においては、互いに直交する複数の外気用通路と室内空気用通路が交互に幅方向（図６の紙面垂直方向）に形成されている。
【００２９】
ところで、図６及び図９に示すように、熱交換器２０の外気導入口を構成する斜面２０ａには、外気用通路を絞るための風量調整板２５が設けられており、この風量調整板２５は、風量が多くなる側、つまりシロッコファン１２が設置される側（図９の右側）に向かって絞り量が大きくなるよう三角状に成形されている。
【００３０】
次に、以上の構成を有する換気装置１の作用について説明する。
【００３１】
本実施の形態に係る換気装置１は、その本体ケース２に内蔵された前記シロッコファン１２，１３が電動モータ１０によって一体的に回転駆動されると、図４に矢印にて示すように、屋外の新鮮な外気ＯＡは外部フード１９からパイプ１８を通って換気装置１に導入される。即ち、外気ＯＡは換気装置１の本体ケース２の背面に開口する前記外気吸気口４からシロッコファン１２の軸方向に吸引され、回転するシロッコファン１２によって径方向外方に排出されてスクロール状の風路１６に沿って上方へと流れ、熱交換器２０の外気導入口としての斜面２０ａから熱交換器２０内に導入され、外気用通路を図６の破線矢印方向に向かって流れる。ここで、前述のように熱交換器２０の外気導入口を構成する斜面２０ａに設けられた風量調整板２５は風量が多くなる側（図９の右側）に向かって絞り量が大きくなるよう三角状に成形されているため、熱交換器２０を流れる外気ＯＡはその風量が幅方向に略均一化される。
【００３２】
一方、快適に温調された室内空気ＲＡは、換気装置１の本体ケース２の前面に開口する前記室内吸気口３からシロッコファン１３の軸方向に吸引され、回転するシロッコファン１３によって径方向外方に排出されてスクロール状の風路１７に沿って上方へと流れ、熱交換器２０の室内空気導入口としての斜面２０ｂから熱交換器２０内に導入され、室内空気用通路を図６の実線矢印方向（外気ＯＡの流れ方向と直交する方向）に向かって流れる。
【００３３】
而して、上述のように熱交換器２０においては、ここを流れる外気ＯＡと室内空気ＲＡとの間で熱交換が行われ、外気ＯＡが室内空気ＲＡによって加温されて室内空気ＲＡが保有する熱の一部が外気ＯＡによって回収されるが、本実施の形態においては、熱交換器２０の室内空気用通路の少なくとも一部の長さが外気用通路の少なくとも一部の長さよりも長く設定されている。つまり、図６において、三角柱状を成す熱交換器２０の頂点ａに近い側の室内空気用通路の長さは頂点ｂに近い側の外気用通路の長さよりも短いため、この短い室内空気用通路を流れる室内空気ＲＡは、外気ＯＡによって露点まで冷却される以前に熱交換器２０から排出される。
【００３４】
そして、熱交換器２０において熱交換されて温度差の小さくなった外気ＯＡと室内空気ＲＡは、熱交換器２０の排気口を構成する上面２０ｃからミキシングチャンバー２１へと排出されて更に均一にミキシングされた後、本体ケース２の前面上部と上面前部に開口する前記給気口５，６から給気ＳＡとして室内へと排出され、これによって室内が新鮮な外気ＯＡによって換気される。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、室内空気ＲＡの少なくとも一部が外気ＯＡによって露点まで冷却される以前に該室内空気ＲＡを熱交換器２０から排出するようにしたため、熱交換器２０の室内空気用通路の少なくとも一部は結露や外気温度が更に低下した場合の結露の凍結によって塞がれて目詰まりを起こすことがなく、熱交換器２０は安定的に機能して室内空気ＲＡから熱を回収して外気ＯＡを加温する。この結果、外気ＯＡは室内温度に近づけられて室内に導入されるため、居住者に不快なドラフト感を与えることがない。そして、この場合、外気ＯＡを加温するための手段としてヒータ等が不要であるため、光熱費のアップや設置場所の制約を招くことがない。
【００３６】
又、熱交換器２０を通過した室内空気ＲＡと外気ＯＡとをミキシングしてこれらを給気ＳＡとして室内に供給するようにしたため、熱交換器２０の熱交換効果と整流効果に加え、ミキシングチャンバー２１により室内空気ＲＡと外気ＯＡとがよりきめ細かくミキシングされ、外気温度が室内温度により近づけられてドラフトの問題が更に効果的に解消される。
【００３７】
更に、風量調整板等の手段によって室内空気ＲＡ又は外気ＯＡの風量を増減することによって室内への給気条件を制御すれば、冬期のコールドドラフトの緩和から中間季の外気冷房までに対応することができる。ここで、熱交換器２０として全熱交換器を使用することができることは言うまでもない。
【００３８】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図１０及び図１１に基づいて説明する。
【００３９】
図１０は本実施の形態に係る換気装置の側断面図、図１１は熱交換器の側面図であり、図１０においては図６に示したと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての説明は省略する。
【００４０】
本実施の形態は、換気装置１に内蔵された熱交換器を直方体の全熱交換器３０で構成し、該全熱交換器３０において室内空気ＲＡが外気ＯＡによって露点まで冷却される以前に該室内空気ＲＡを全熱交換器２０から排出するようにしたことを特徴とする。
【００４１】
具体的には、直方体状を成す全熱交換器３０はハニカム構造を有しており、図１１の破線矢印方向（外気ＯＡの通過方向）に貫通する外気用通路を直方体の長辺に平行に形成し、図１１の実線矢印方向（室内空気ＲＡの通過方向であって、外気ＯＡの通過方向と直交する方向）に貫通する室内空気用通路を直方体の短辺に平行に形成することによって、室内空気用通路の長さを外気用通路の長さよりも短く設定している。
【００４２】
而して、全熱交換器３０においては、前述のように室内空気用通路の長さが外気用通路の長さよりも短く設定されているため、室内空気は外気によって露点まで冷却される以前に全熱交換器３０から排出される。尚、全熱交換器３０から排出された排気空気ＥＡは、図１０に示すように、外壁７に貫通するパイプ２６と、外壁７の外面（屋外側の面）に設置されている下方に開口する外部フード２７を通って屋外に排出され、室内空気ＲＡとの間で全熱交換された外気ＯＡは、換気装置１の本体ケース２に開口する給気口５，６から給気ＳＡとして室内に導入される。尚、全熱交換器３０の給気ＳＡ側には、脱着可能な不図示のプレフィルターが取り付けられている。
【００４３】
以上のように、本実施の形態では、全ての室内空気ＲＡは外気ＯＡによって露点まで冷却される以前に全熱交換器３０から排出されるため、全熱交換器３０の室内空気用通路は結露や外気温度が更に低下した場合の結露の凍結によって塞がれて目詰まりを起こすことがなく、全熱交換器３０は安定的に機能する。この結果、外気ＯＡは室内の温度と湿度に近づけられて室内に導入されるため、居住者に不快なドラフト感を与えることがない。そして、この場合、外気ＯＡを加温するための手段としてヒータ等が不要であるため、光熱費のアップや設置場所の制約を招くことがない。
【００４４】
又、全熱交換器３０において室内空気との間で全熱交換された外気ＯＡは、温度のみならず湿度も室内のそれに近づけられるため、室内温湿度の変動が最小限に抑えられてドラフトの問題が更に効果的に解消される。
【００４５】
尚、本実施の形態においても、風量調整板等の手段によって室内空気ＲＡ又は外気ＯＡの風量を増減することによって室内への給気条件を制御すれば、冬期のコールドドラフトの緩和から中間季の外気冷房までに対応することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部の長さを外気用通路の少なくとも一部の長さよりも長く設定し、室内空気の少なくとも一部が外気によって露点まで冷却される以前に該室内空気を熱交換器から排出するようにしたため、熱交換器の室内空気用通路の少なくとも一部は結露や外気温度が更に低下した場合の結露の凍結によって塞がれて目詰まりを起こすことがなく、熱交換器は安定的に機能して外気は室内温度に近づけられて室内に導入されることとなり、居住者に不快なドラフト感を与えることがない。そして、この場合、外気を加温するための手段としてヒータ等が不要であるため、光熱費のアップや設置場所の制約を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る換気装置の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る換気装置の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る換気装置の上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る換気装置の側断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の側面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の上面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る熱交換器の底面図（風量調整板を取り外した状態）である。
【図９】図６の矢視Ｂ方向の図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る換気装置の側断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る熱交換器の側面図である。
【符号の説明】
１　　　　　換気装置
１０　　　　電動モータ
１２，１３　シロッコファン（送風手段）
２０　　　　熱交換器
２１　　　　ミキシングチャンバー
２５　　　　風量調整板
３０　　　　全熱交換器
ＥＡ　　　　排気空気
ＯＡ　　　　外気
ＲＡ　　　　室内空気
ＳＡ　　　　給気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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