(57)【要約】【課題】自然のドラフト力を効率よく利用して換気を行い、コールドドラフトを防止しつつ、給気と排気の間で熱回収できる換気装置を提供する。【解決手段】建物１０の上下階を貫通する共通スペース１１の天井に配置される換気装置本体２と、前記換気装置本体２に屋外からの給気を導入する導入ダクト３と、前記換気装置本体２から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト４と、前記共通スペース１１から前記換気装置本体２内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト５と、前記換気装置本体２に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部４３ａと、前記排気が鉛直方向に通過する排気部４３ｂを有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器２２とで構成する。【選択図】　図１
2004019966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の上下階を貫通する共通スペースの天井に配置される換気装置本体と、前記換気装置本体に屋外からの給気を導入する導入ダクト部と、前記換気装置本体から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト部と、前記共通スペースから前記換気装置本体内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト部と、前記換気装置本体に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部と、前記排気が鉛直方向に通過する排気部を有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器と、から構成されることを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記換気装置本体は、前記排気が前記熱交換器を通過する第１の排気流路と、前記排気が前記熱交換器をバイパスする第２の排気流路を有することを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記第２の排気流路内にダンパ開閉機構を設けたことを特徴とする請求項２に記載の換気装置。
【請求項４】
前記ダンパ開閉機構は、前記第１の排気流路の排気量を検知手段で検知し、その量に応じて開閉量を変化させることを特徴とする請求項３に記載の換気装置。
【請求項５】
前記検知手段は、圧力センサであることを特徴とする請求項４に記載の換気装置。
【請求項６】
前記熱交換器は、排気部と給気部とを隔絶するように互いに直交するように積層したものであって、給気部の流路長を排気部の流路長よりも小さくしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の換気装置。
【請求項７】
前記熱交換器の給気部の流路断面積を、排気部の流路面積よりも大きくしたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の換気装置。
【請求項８】
前記熱交換器の給気入口もしくは出口に給気用送風機を配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の換気装置。
【請求項９】
前記給気用送風機の外周にバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項８に記載の換気装置。
【請求項１０】
前記熱交換器の排気出口側に排気用送風機を配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の換気装置。
【請求項１１】
前記排気用送風機の外周にバイパス流路を設けたことを特徴とする請求項１０に記載の換気装置。
【請求項１２】
前記導入ダクト部と前記供給ダクト部は、前記換気装置本体を挟んで互いにオフセットして設けられることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然換気を利用して建物全体を換気する換気装置に関し、特に、屋内から排気する空気と、屋外から給気する空気との間で熱交換させる熱交換器を備えた換気装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自然換気を利用した換気装置は、室内・室外の温度差により発生する浮力や風力により自然排気と自然給気を行うものであり、その換気装置として図６に示すように、建物の上下階を貫通する共通スペースの天井裏に換気装置本体８２を設置したものが知られている。
この換気装置８１は、換気装置本体８２が、建物７０の共通スペース７１の天井裏に設置されていて、換気装置本体８２の下面に設けられた吸込み口８３から共通スペース７１の空気を本体８２内へ吸込むようになっている。
さらに、建物７０の上階各室に排気口８４が設けられていて、集約ダクト８５を介して各室の空気を換気装置本体８２へ集約するようになっている。
そして、換気装置本体８２に集約された空気は、換気装置本体８２の上部に設けられた排気ダクト８６を介して棟筒７２から排出される。
一方、屋外の新鮮な空気は、建物７０の下階外壁に設けられた給気口７３から室内に取り込まれ、下階各室に設けられた通気口７４から共通スペース７１や上階各室に導かれるようになっている。
さらに、換気装置本体８２には、排気用送風機８７と、排気量調節用のダンパ８８および排気量センサ（図示しない）が設けられていて、換気量が少ないときは、排気用送風機８７を併用し、換気量が多いときはダンパ８８の開度を調節して適正換気量を得るようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、屋外の新鮮な空気は、給気口７３から直接部屋に取り込まれるため、外気が冷たいときはコールドドラフトを感じることがあった。
また、屋内の空気を排気するときは、冷房された空気若しくは暖房された空気をそのまま屋外に放出していたため、空気調和装置等の負荷が大きくなっていた。
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、自然のドラフト力を効率よく利用して換気を行い、コールドドラフトを防止しつつ、空気調和装置等の負荷を低減できる換気装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る換気装置は、建物の上下階を貫通する共通スペースの天井に配置される換気装置本体と、前記換気装置本体に屋外から給気を導入する導入ダクト部と、前記換気装置本体から屋内各室に前記給気を供給する供給ダクト部と、前記共通スペースから前記換気装置本体内に取り込んだ屋内の排気を屋外へ排出する排気ダクト部と、前記換気装置本体に設けられ、前記給気が水平方向に通過する給気部と、前記排気が鉛直方向に通過する排気部を有し、前記給気と排気を熱交換する熱交換器と、から構成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本実施例に係る換気装置の全体図を示し、図２は本実施例に係る換気装置本体の断面図であって、図３におけるＡ−Ａ断面を示し、図３は本実施例に係る換気装置本体の上面図を示している。
【０００６】
本換気装置１は、建物１０の上下階を貫通する吹き抜け等の共有スペース１１の天井裏に配置され、後述する熱交換器２２などの構成部品を収容する箱体の換気装置本体２と、建物１０上階の天井裏に配置され、換気装置本体２に屋外から給気を導入する導入ダクト３と、換気装置本体２から前記給気を各室へ供給するために建物１０の上下階に配置される供給ダクト４と、屋内の排気を換気装置本体２から屋外へ排出するための排気ダクト５とを備えている。
【０００７】
上記換気装置本体２は、直方体の箱体であって、給気流の流入側に前側面２０ａ、給気流の流出側に後側面２０ｂ、排気流の流出側に上側面２０ｃ、排気流の流入側に下側面２０ｄが設けられている。そしてこれら各側面２０ａ〜２０ｄに後述する給気入口２１ａ、給気出口２１ｂ、排気出口２１ｃ、排気入口２１ｄがそれぞれ設けられている。
また、前側面２０ａ、後側面２０ｂ、上側面２０ｃには、導入ダクト接続部６ａ、供給ダクト接続部６ｂ、排気ダクト接続部６ｃがそれぞれ設けられ、これらダクト接続部６ａ、６ｂ、６ｃに、後述する導入ダクト３、分配ダクト４、排気ダクト５がそれぞれ接続されている。
【０００８】
換気装置本体２の下側面２０ｄには、略全面を開口する排気入口２１ｄが設けられていて、共通スペース１１の天井１１ａから共通スペースに通じている。そして、排気入口２１ｄを覆うように化粧板７が取り付けられている。
化粧板７は複数の開口部を有し、この開口部から共通スペースの空気が排気として換気装置本体２内へ流入する。
排気入口２１ｄの上方である換気装置本体２内には、熱交換器２２が配置され、熱交換器２２の下側面である排気流入面２２ｄが化粧板７と対向している。
換気装置本体２の上側面２０ｃには、排気出口２１ｃが設けられ、排気出口２１ｃを覆うようして排気ダクト接続部６ｃが設けられている。
また、熱交換器２２の上側面である排気流出面２２ｃの上方には、斜流ファンからなる排気用送風機２３が排気出口２１ｃに面して配置されている。
排気用送風機２３の外周には、排気出口２４との間にバイパス流路２４が設けられていて、排気用送風機２３を通過して排出される空気と、バイパス流路２４を通過して排出される空気が、排気ダクト接続部６ｃにおいて合流するようになっている。
排気ダクト接続部６ｃには、排気ダクト５の下端部が接続され、排気ダクト５の上端部は、建物１０の最上部に設けられた棟筒１２に接続されている。
【０００９】
上記の構成により排気は、化粧板７、熱交換器２２、排気用送風機２３、排気ダクト接続部６ｃ、排気ダクト５、棟筒１２にて形成される排気流路２５を鉛直方向に通過して屋外に排出される。
【００１０】
また、換気装置本体２内には、排気流路２５に並行して副排気流路２６が形成される。この副排気流路２６は、熱交換器２２を介さないバイパス流路で、その入口には、ダンパ２７および駆動用モータ（図示しない）が設けられていて、換気量に応じてダンパ２７の開閉量を調整可能となっている。
【００１１】
ここで、圧力センサ（図示しない）が、排気用送風機２３と、静圧が略一様な熱交換器２２の排気流出面２２ｃ付近にそれぞれ設けられていて、その差圧により風量を検知して、ダンパ２７の開閉量を調節するようになっている。
【００１２】
換気装置本体２の前側面２０ａには、給気入口２１ａが開口していて、給気入口２１ａに導入ダクト接続部６ａが設けられている。
導入ダクト接続部６ａには、一端が建物１０上階の外壁に設けられた外気吸気口８に接続された導入ダクト３が接続されている。
給気入口２１ａの換気装置本体２内側には、流入側チャンバ３０ａが設けられ、流入側チャンバ３０ａに熱交換器２２の給気流入面２２ａが接続される。
給気流出側である換気装置本体２の後側面２０ｂには、給気出口２１ｂが設けられ、給気出口２１ｃに供給ダクト接続部６ｂが設けられている。
また、熱交換器２２の給気流出面２２ｂには、流出側チャンバ３０ｂが接続され、チャンバ３０ｂの下流側には、斜流ファンからなる給気用送風機３１が、給気出口２１ｂに面して設けられている。
給気用送風機３１の外周には、給気出口２１ｂとの間にバイパス流路３２が設けられていて、給気用送風機３１を通過して排出される空気と、バイパス流路３２を通過して排出される空気が、供給ダクト接続部６ｂにおいて合流するようになっている。
供給ダクト接続部６ｂには、供給ダクト４が接続され、供給ダクト４の他端には、各室の天井面に設けられた外気供給口９が接続されている。
ここで、供給ダクト４は、途中で上下階に分岐して建物１０の下階各室の天井裏にも配置されている。
また、導入ダクト接続部６ａと供給ダクト接続部６ｂとは、熱交換器２２の給気流通方向の中心線Ｂ―Ｂ線を中心にして、互いに水平方向にオフセットして設けられていて、上面視で略対角線上となる位置に配置されている。
【００１３】
上記の構成により給気は、外気導入口８、導入ダクト３、導入ダクト接続部６ａ、流入側チャンバ３０ａ、熱交換器２２、流出側チャンバ３０ｂ、給気用送風機３１、供給ダクト接続部６ｂ、供給ダクト４、外気供給口９にて水平方向に形成される給気流路３３を通過して屋内に供給される。
【００１４】
ここで、排気流路２５と給気流路３３とは、換気装置本体２内において互いに区画されていて、その流通方向は互いに直交している。
【００１５】
次に、熱交換器２２について説明する。
図４および図５に本発明に係る熱交換器２２を示す。前記熱交換器２２は、紙もしくは、紙とプラスチック成分を含んだ全熱交型の熱交換器であって、長辺Ｘと短辺Ｙとを有する矩形状の仕切板４１を所定の間隔を存して複数枚並べて全長Ｚをなすとともに、仕切板４１の相互間に波状板４２ａ、４２ｂを交互に介在させて形成されている。
ここで、仕切板４１の長辺Ｘは鉛直方向に設けられ、短辺Ｙは水平方向に設けられる。
また、波形板４２ａには、振幅ａの波形が長辺Ｘ方向に連続して形成され、波形板４２ｂには、振幅ｂの波形が短辺Ｙ方向に連続して形成されている。
つまり、波形板４２ａと４２ｂは、それぞれの波形の方向が互いに直交するように配置される。
そして、波形板４２ａと仕切板４１との間には、給気流入面２２ａから給気流出面２２ｂにわたって給気が通過する給気部４３ａが形成され、波形板４２ｂと仕切板４１との間には、排気入流面２２ｄから排気流出面２２ｃにわたって排気が通過する排気部４３ｂを形成される。
さらに、振幅ａは振幅ｂより大きく形成されていて、排気部４２ｂよりも吸気部４２ａの流路断面積の方が大きく設けられている。
【００１６】
次に、本換気装置１における給気と排気の流れについて説明する。
室内外温度差が大きいとき、特に冬季等は、内外温度差によって生じるドラフト力により共通スペースの空気は上昇する。
上昇した空気は、排気として天井に設けられた化粧板７を通過し、排気入口２１ｄから換気装置本体２内へ導かれる。
換気装置本体２内に導かれた排気は、排気流入面２２ｄから熱交換器２２へ流入し、排気部４３を通過した後、排気流出面２２ｃから流出する。
熱交換器２２から流出した排気は、排気用送風機２３またはバイパス流路２４、排気ダクト接続部６ｃを順次通過し、排気ダクト５を介して棟筒１２から屋外へ排出される。
【００１７】
一方、屋外空気は、上記の排気流により建物１０内が負圧になるため、外気吸気口８から建物１０内へ吸い込まれる。
吸込まれた屋外空気は給気として導入ダクト３内を通過し、導入ダクト接続部６ａを介して換気装置本体２内の流入側チャンバ３０ａへ導かれる。
流入側チャンバ３０ａへ導かれた給気は、給気流入面２２ａから熱交換器２２へ流入し、給気部４３を通過した後、給気排出面２２ｂから熱交換器２２を流出する。
熱交換器２２から流出した給気は、流出側チャンバ３１ｂ、給気用送風機３１またはバイパス流路３２、供給ダクト接続部６ｂを順次通過し、供給ダクト４を介して各室の外気供給口９から各室内へ供給される。
【００１８】
そして、各室へ供給された給気は、各室のドア等に設けられた通気孔１３より共通スペース１１へ流出し、前述の排気流路２５を通過して屋外へ排出される。
【００１９】
従って、排気流路２５が鉛直方向に形成されるので、自然に発生するドラフト力を効率良く利用して換気ができる。
また、熱交換器２２において、給気と排気とは、両流路を隔絶する仕切板４１を介して熱交換されるで空気調和装置等の負荷を低減することができる。
また、冬季においては、熱交換された空気は、給気流路３３を通過して各室内に供給されるので、コールドドラフトを防止することができる。
【００２０】
ここで、ダクトの流路断面積は熱交換器２２の流入面積に比べ小さいため、導入ダクト接続部６ａ、供給ダクト接続部６ｂが熱交換器２２の中心線Ｂ−Ｂ線上に配置されると、給気が熱交換器２２の中心部に偏って通過してしまうため、熱交換器２２を有効に利用できないが、本実施例では、ダクト接続部６ａ、６ｂを互いにオフセットに配置しているので、流れが一様化するので熱交換器２２を有効に利用することが可能である。
さらに、給気部４３ａを形成する波形板４２ａの振幅ａを排気部４３ｂを形成する波形板４２ｂの振幅ｂよりも大きく設定したので、給気部４３の抵抗が小さくなり、新鮮な外気を導入しやすくなる。
よって、より大きな熱回収効果を得ることができる。
【００２１】
さらに、本実施例では、熱交換器２２を通過する排気流路２５とは別に副排気流路２６を設けているので、排気の一部を抵抗なく副排気流路２６を通過させることにより、内外温度差が少なくドラフト力が弱いときでも、必要換気量を確保することができる。
さらに、副排気流路２６の中に回動可能なダンパ２７及びその駆動モータ２８を備えているので、ダンパ開閉角度を調節することにより、熱交換器２２と副排気流路２６の風量をそれぞれ配分することでき、適正換気量を得ることができる。
【００２２】
さらに、本実施例では、排気用送風機２３を設けているので、内外の温度差により自然に発生するドラフト力が小さいときでも、適正な換気量を得ることができる。
さらに、バイパス流路２４により排気抵抗を小さくことができるので、適正な排気風量を得ることができる。
【００２３】
また、一般に建物１０の気密性が非常に高ければ、ドラフト力により排気された分だけ建物１０内は負圧になり、屋外空気は外気吸気口８から屋内へ取り込まれやすくなるが、建物１０の気密性が悪かったり、給気ダクトの配管が長くて全体の給気抵抗が大きくなるようなシステム設置条件下においては、屋外空気は外気吸気口８以外の隙間等から建物１０内に取り込まれてしまい、計画的な換気が実施されない恐れがある。
そこで、本実施例では、給気流路３３内に給気用送風機３１を設けることにより、適正な給気風量を確保することができる。
ここで、軸流ファンは一般に遠心ファンに比べ静圧が低いので、本実施例のように、流入、流出方向が同軸で、なおかつファンブレード形状が遠心性を持たせた斜流ファンを用いれば遠心力による静圧上昇が得られ、給気風量を増加することができる。
さらに、給気用送風機３１の外周にバイパス流路３２を設けたので給気の抵抗を小さくすることができ、給気風量を増加することができる。
【００２４】
なお、本実施例は、排気用送風機２３および給気用送風機３１に斜流ファンを用いたが、軸流ファンを用いてもよく、その場合、送風機が停止しているときは、空気の流入方向と流出方向が同軸の軸流ファンの方が斜流ファンに比べて抵抗を小さくすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の換気装置では、自然のドラフト力を効率良く利用することが可能であり、また、コールドドラフトを防止することができる。
また、熱交換器を用いることにより、給気と排気との間で熱交換されるので空気調和装置等の負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る換気装置の全体図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る換気装置本体の側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る換気装置本体の上面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る熱交換器を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る熱交換器の詳細を示す図である。
【図６】従来の換気装置を示す図である。
【符号の説明】
２…換気装置本体
３…導入ダクト
４…供給ダクト
５…排気ダクト
８…外気吸気口
９…外気供給口
１１…共通スペース
２２…熱交換器
２３…排気用送風機
２５…排気流路
２６…副排気流路
２７…ダンパ
３１…給気用送風機
３３…給気流路
４１…仕切板
４２ａ、４２ｂ…波状板
４３ａ…給気部
４３ｂ…排気部
【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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