(57)【要約】    円筒形ハウジング（１２）内に配置される２つの向流気流を有し、前記円筒形ハウジング（１２）内で第１気流は熱交換器（１０）内の閉管内を循環し、第２気流は前記閉管と前記円筒形ハウジング（１２）間の前記空間に配置され、向流の気流を送風する送風機（１４）は、前記円筒形ハウジング（１２）の一端に配置され、前記送風機（１４）は、内部リング（１８）、及び前記内部リング（１８）周りに同心に配置され反対方向に送風する外部リング（２０）を有し、前記外部リング（２０）及び前記内部リング（１８）により占められる前記空間は互いに円筒形壁（２２）により分離される、換気システムの空気対空気熱交換器 （１０）であって、並列の直管（３２）の束（３０）であり、前記送風機（１４）に直近の端部の管の各端部要素（３４）は、隙間なく配置され円筒形壁（２２）のリング状端部（４２）に囲繞され、反対側の端部は、隙間なく配置され円筒形管取付具（４６）の端部（４４）に囲繞され、各端部要素（３４）間は、漸減されて中間区域（３６）を形成し、中央区域間には前記束（３０）内に空間（４０）が存在し、 前記中央区域（３６）の近傍で前記ハウジング（１２）の前記内壁（２４）を覆い、前記ハウジング（１２）の前記内径を収縮する、スリーブまたはカップ状断熱インサート（５０）を含む、換気システム用の空気対空気熱交換器 （１０）。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形ハウジング（１２）内に配置される２つの向流気流を有し、前記円筒形ハウジング（１２）内で第１気流は熱交換器（１０）内の閉管内を循環し、第２気流は前記閉管と前記円筒形ハウジング（１２）間の前記空間に配置され、向流の気流を送風する送風機（１４）は、前記円筒形ハウジング（１２）の一端に配置され、
前記送風機（１４）は、内部リング（１８）、及び前記内部リング（１８）周りに同心に配置され反対方向に送風する外部リング（２０）を有し、前記外部リング（２０）及び前記内部リング（１８）により占められる前記空間は互いに円筒形壁（２２）により分離される、換気システムの空気対空気熱交換器 （１０）であって、
並列の直管（３２）の束（３０）であり、前記送風機（１４）に直近の端部の管の各端部要素（３４）は、隙間なく配置され円筒形壁（２２）のリング状端部（４２）に囲繞され、反対側の端部は、隙間なく配置され円筒形管取付具（４６）の端部（４４）に囲繞され、各端部要素（３４）間は、漸減されて中間区域（３６）を形成し、中央区域間には前記束（３０）内に空間（４０）が存在し、
前記中央区域（３６）の近傍で前記ハウジング（１２）の前記内壁（２４）を覆い、前記ハウジング（１２）の前記内径を収縮する、スリーブまたはカップ状断熱インサート（５０）を含む、換気システム用の空気対空気熱交換器（１０）。
【請求項２】
前記端部要素（３４）の少なくとも一部は多角形断面を有する、請求項１に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項３】
前記多角形断面は六角形である、請求項２に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項４】
少なくとも束（３０）の各端部の端部要素（３４）は、射出成型部品により一体に製造され、当該射出成型部品内でハニカム構造を形成する、請求項１から３のいずれか一項に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項５】
前記端部要素（３４）上には、中央区域（３６）を形成する管区域を受けるための接続部品が形成される、請求項４に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項６】
管（３２）の前記中央区域（３６）は、構造化された内部及び／または外部表面を有する、請求項１から５のいずれか一項に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項７】
前記端部要素（３４）は、円筒形壁（２２）の前記リング状端部（４２）及びまたは反対側の前記円筒形管取付具（４６）の前記端部（４４）により、接着または溶接を用いて強固に連結される、請求項１から３に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項８】
絶縁インサート（５０）は、傾斜断面を有する端部表面（５２，５４）を有し、前記端部表面を介して絶縁インサート（５０）の内径が隣接するハウジング（１２）の内壁区域の、より大きな内径に移行する、請求項１から７のいずれか一項に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項９】
ハウジング（１２）の内壁（２４）は構造化された表面を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の空気対空気熱交換器。
【請求項１０】
前記絶縁インサート（５０）は、発泡プラスチック製である、請求項１から９のいずれか一項に記載の空気対空気熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部分に従った、換気システム用の空気対空気熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の建築法規に基づく、熱せられた建物に関して建物外面に求められる断熱値は、調節された換気を必要とするものである。当該換気は、淀んだ空気、即ち汚染物質と湿気を含む空気を、外部へ運び、新鮮かつ酸素を豊富に含む外部空気と交換する役割を果たす。当該換気は、窓や扉を介した日常的な換気により実現されていたが、例えば居住者がある程度の時間不在にする時など、十分な程度までなされないことが多かった。更に、当該換気は、内部の温められた空気を外部の冷たい空気と交換するため、新鮮な空気を加熱するエネルギーを必要とする。費用及びエコロジーの観点から、これは望ましくない。
【０００３】
熱回収に基づく様々なタイプの換気設備が用いられてきた。加熱された廃棄空気のエネルギー含有量の一部は、流入する新鮮な空気に移転される。これは通常は、クロスフロー熱交換器または回転式熱交換器を用いて達成されるが、両者とも構造が非常に複雑であり、このため比較的高額である。逆流送風装置は別の例であり、逆流送風装置においては送風機が一定の間隔で回転方向を変更し、このため空気が運ばれる方向を変更することで、淀んだ室内空気の一部分が最初に外部に送風され、その後吸入される新鮮な空気で交換されることを保証する。 
【０００４】
向流熱交換器が、例えば特許文献１、特許文献２、 特許文献３、特許文献４及び 特許文献５及び特許文献６に開示される。最も近い先行技術を示す特許文献７は、第１気流が閉管内に導かれ、第１気流に向かって流れる第２気流が管と円筒形外装筐体間の中間空間に位置する、向流原理に基づき動作する空気対空気熱交換器を開示する。向流の気流を移動させる目的で、空気を反対方向に運ぶための、内部リング及び内部リング周りに同心に配置される外側リングを含む、円筒形筐体の一端に送風機が配置される。外部リングと内部リングが占める空間は、互いに円筒形壁で分離される。一実施形態において、送風機を出発する管は、当初、円錐状に広がり、その後並列し、最終的に円錐状に収束する。これにより、第２気流は、管間の中間空間内で、管周りを循環し、効率的な熱交換を可能とする。 
【０００５】
しかしながら当該熱交換器の設計は比較的複雑であり、このため製造が高価である。加えて、当該熱交換器のさらなる効率向上が追求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ドイツ特許出願公開第１０  ２００６  ０５１  ００３ 号公報
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０  ２００６  ０３５  ５３１ 号公報
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第１０  ２００５  ０４５  ７３４ 号公報
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第１０  ２００５  ０３５  ７１２号公報
【特許文献５】ドイツ特許出願公開第１０  ２００４  ０４６  ５８７号公報
【特許文献６】欧州特許出願公開第２０７７４２８号公報
【特許文献７】ドイツ特許出願公開第１０  ２００８  ０５８ ８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、本発明の目的は、特許文献７に開示される上述の熱交換器の改良設計を提供すること、特に製造の費用効果を高めるため設計を単純化することである。更に、最適化された熱交換器は、最新式の熱交換器と同等またはより効率的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
当該目的は、本発明に基づき、請求項１の特徴を含む空気対空気熱交換器を用いて解決される。
【０００９】
本発明に係る熱交換器は、並列の直管の束を含み、前記送風機に直近の側の管の端部要素は、前記外部リング及び前記内部リングが占める前記空間を分離する前記円筒形壁の前記リング状端部により囲繞され、反対側の管の端部要素は、対応する円筒形状管取付具の前記端部により囲繞される。端部要素は間に空間がないように、隙間なく配置され、このため隣接する端部要素間を空気は循環することができない。端部要素間で、管は漸減して中央区域を形成し、中央区域間には束内部に中間空間が存在する。これにより、向流気流、即ち第２気流が、束に入り管の中央区域周りを自由に循環することを可能とする。中央区域近傍で、ハウジングの内壁は、例えば単にハウジング内に挿入または押し入れられる、スリーブまたはカップ状絶縁インサートにより覆われる。絶縁インサートは、ハウジングの内径を減少させ、それにより気流の断面を狭窄させる。外部リング内に向けられる第２気流は、この収縮により内側に吸引され、必然的に管の周囲を循環し、絶縁インサート背後で管の束から半径方向に再排出される。絶縁インサートは主として遮熱の役割を果たすが、付加的に防音機能も果たす。
【００１０】
第１気流の管内への導入は、並列の直管を用いることができる点で、単純化される。管は、互いに隙間なく配置され、円筒形壁または反対の管取付具による囲繞に適した、対応するよう設計された端部要素に取り付けるだけで済む。隣接する端部要素を互いに封鎖するために、接着、溶接または同様の手段を用いることができる。管自体は、例えば、慣習的な態様で引き抜かれた管であり、その端部が単純に広げられ中間の空間なくして上述の態様で組立可能な形状にされた管で製造されてもよい。管の束の各端部の端部要素を、隣接する端部要素が分離壁で互いに分離され、ハニカム構造の断面を形成するよう、単一の一体部品を形成するように結合することも可能である。
【００１１】
本発明の好適な実施形態において、端部要素の少なくとも一部は多角形断面を有する。多角形の辺は、端部要素の接触及び分離表面を形成する。 
【００１２】
当該前記多角形断面は、好ましくは六角形である。
【００１３】
更に、少なくとも束の各端部の端部要素は、好ましくは射出成型部品により一体に製造され、当該射出成型部品内でハニカム構造を形成する。
【００１４】
射出成型部品内で、端部要素は、好ましくは中央区域を形成する管区域を受けるための接続要素が取り付けられる。射出成型部品はまた、端部要素を囲繞する円筒形壁または管取付具のリング状端部区域を含んでもよい。
【００１５】
更に、管の前記中央区域は、好ましくは構造化された内部及び／または外部表面を有する。これにより、気流間の熱交換を向上させる乱流が発生する。当該構造は、例えば、管表面上のビーディングまたは突起で形成されてもよい。 
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、端部要素は、円筒形壁の前記リング状端部及びまたは反対側の前記円筒形管取付具の前記端部により、接着または溶接を用いて隙間なく連結される。 
【００１７】
更に、前記絶縁インサートは、好ましくは傾斜断面を含む端部表面を有し、端部表面を介して絶縁インサートの内径が隣接するハウジングの内壁区域のより大きな内径に移行する。送風機から開始し、第２気流は外部リングを通過して流れ、絶縁インサートの一端の傾斜端部表面の１つと接触し、端部表面により管の束の内部へ押される。絶縁インサートは、気流間の効率的な熱交換を保証するのに十分なだけ、管の縦断面に沿って延長する。絶縁インサートの端部において、傾斜端部表面を介して気流の断面が再び広くなり、これにより第２気流を送風機と反対側の管端部要素を囲繞する円筒形管取付具周囲に再度流出するよう導く。 
【００１８】
更に、ハウジングの内壁は、好ましくは構造化された表面を有する。これにより、気流間の熱交換を向上させる乱流が発生する。 
【００１９】
他の好適な実施形態によれば、前記絶縁インサートは、発泡プラスチック製である。
【００２０】
本発明の実施形態の好適な実施例を、添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の空気対空気熱交換器の実施形態の縦断面概略図である。
【図２】図２は、本発明の空気対空気熱交換器の実施形態の縦断面概略図である。
【図３】図３は、図１及び図２の熱交換器内の、囲繞された管束の端部の上面図である。
【図４】図４は、図１及び図２の熱交換器内の、囲繞された管束の端部の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１及び図２に示す熱交換器１０は、両端で開口する円筒形のハウジング１２ を有する空気対空気熱交換器である。ハウジング１２の（図で左側の）一端には、送風機１４がハウジング１２に挿入される。送風機１４ の回転軸は、ハウジング１２の管軸に相当する。ハウジング１２に関して「円筒形」の文言は、完全な円筒形状を示すものではなく、例えば多角形断面など、円筒形からの逸脱が可能である。
【００２３】
送風機１４は、その中心軸に位置するモータ１６により駆動される。モータ１６ 周りの空間は、内部リング１８を形成し、その周りには外部リング２０が配置され、外部リング２０は内部リング１８を囲い込む。内部リング１８及び 外部リング２０は、円筒形壁２２で分離される。外部リング２０は、ハウジング１２の内壁 ２４で外方に向かって区切られる。
【００２４】
気流は、内部リング１８及び外部リング２０の内側で、反対方向に運ばれる。内部リング１８内の気流は、以下、第１気流と称され、第１気流は、送風機１４が配置される熱交換器１０の端部にてハウジング１２から外に運ばれる。第２気流は、外部リング２０内を運ばれ、第２気流により、送風機が取り付けられた端部の空気が熱交換器１０内へ運ばれる。
【００２５】
反対の気流を送風する目的で、送風機１４の羽根車は、外部リング２０内へ、半径方向外側に延長する。内部リング１８の羽根２６は、外部リング２０の羽根２８の反対に位置し、このため送風機１４ が回転するとリング１８、２０内の空気は反対方向に移動し、上述の第１及び第２気流を形成する。
【００２６】
送風機１４、 内部リング１８、外部リング２０、及び分離する円筒形壁２２の配置は、特許文献７に実質的に開示される。
【００２７】
熱交換器１０内で、反対の気流は互いに熱を交換するが、別構造内を運ばれるため、２つの気流は互いに混じることはできない。この構造は、複数の並列の直管３２を含む、中心管束３０を有する。これら管３２の端部要素３４は、端部要素３４間の管３２の中央区域３６の断面とは異なる断面を有する。この例では、中央区域３６は円形断面を有するが、端部要素３４は拡大されて多角形断面を形成する。図３及び図４の上面図において、この多角形断面が正六角形であることが視認できる。この形状により、端部要素３４は図３及び図４から容易に確認できるように、正ハニカム構造に収集することができる。端部要素３４は密集して配置されるため、端部要素３４間に空間は存在しない。このため、端部要素３４間を空気が循環することはできない。 
【００２８】
端部要素３４は、ハニカム構造を有する断面の、単一の射出成型プラスチック部品内で、一体としてまとめることができる。当該射出成型部品はまた、中央区域３６を形成する管区域を受ける連結管など、他の連結構成要素を含むことができる。中央区域の端部は、これら連結部分に接着されても、または連結部分上にまたは内に挿入されてもよい。
【００２９】
特に図１で明らかなように、管３２の中央区域３６は、束３０内で、互いに近くに位置されない。むしろ、中央区域３６間には空間４０があり、その内部で空気が循環可能である。
【００３０】
送風機１４に関する端部において、管３２の 端部要素３４は、内部リング１８と外部リング２０を互いに分離する円筒形壁２２のリング型端部４２内に、堅固に囲繞される。ここで用いられる「堅固に」の用語は、管束３０の側面に沿って空気は流れず、むしろ壁２２のリング型端部４２内での束３０の気流を通さない囲繞が保証されることを意味する。同様に、送風機１４の反対（図１の右側）の熱交換器１０側の、逆の端部要素３４は、円筒形管取付具４６の端部４４に囲繞され、円筒形管取付具４６の直径は円筒形壁２２の直径とほぼ同一である。管束３０の囲繞もまた気流を通さず、即ち、円筒形管取付具４６は、管束３０を超えて空気が流れることができないよう、管束３０を囲繞する。この端部においても、端部要素３４は気流を通さないように囲繞されると理解される。上述のように、円筒形壁２２のリング型端部４２及びまたは円筒形管取付具４６の端部４４も、端部要素３４を形成するハニカム構造を囲繞する射出成型部品で形成されてもよい。
【００３１】
円筒形管取付具４６は、送風機１４から最も遠い、熱交換器１０の端部に開口される。図１において矢印Ａで示すように、空気は送風機１４の動作により当該開口から吸気され第１気流に入り、端部３４を通り管束３０に入り、管３２に導入されて送風機１４に最も近い端部要素３４を通過して内部リング１８が占める空間内へ入り、そこで送風機１４を流れて最終的にハウジング１２から流出する。第１気流はこのように、熱交換器１２内の管束３０中を運ばれる。 
【００３２】
これに対して、反対の第２気流は、管束３０に侵入し、各管３２の中央区域３６を循環するようにハウジング１２内を運ばれることによって熱交換される。詳細には、第２気流は、左側（矢印Ｂ）から送風機１４の外側羽根２８を通じて外部リング２０内へ吸入され、ハウジング１２の内壁２４の狭窄部４８を超えて管束３０の管３２間内に運ばれ、管束３０の端部において、円筒形管取付具４６周囲へ再度外側に運ばれ、最終的に第２気流は半径方向外側に流出する。
【００３３】
狭窄部４８は、中央区域３６の近傍でハウジング１２の内壁２４を覆い、ハウジング１２の内径を減少させる、円筒形絶縁スリーブ５０により形成される。狭窄部４８を、ハウジング１２の内壁に隣接する１または複数のカップ状絶縁シェルを用いて形成することも考えられる。絶縁スリーブ５０の端部は、傾斜断面を有する端部表面５２、５４で形成され、それにより絶縁スリーブ５０の内径は、ハウジング１２の隣接する内壁区域のより大きな内径に移行する。端部表面５２、５４は、第２気流を半径方向内側または外側へ案内する。外部リング２０から始まり、第２気流は、絶縁スリーブ５０の第１端部表面５２に接し、そこで第２気流は束３０のチューブ３２間に案内される。絶縁スリーブ５０の内部断面は、有益には管束３０の内部断面よりわずかに大きいだけであり、このため束３０は絶縁スリーブ５０内に囲繞される。このため第２気流は、絶縁スリーブ５０内で、管３２間を循環する。束３０の端部において、第２気流は終結端部表面５４により、円筒形管取付具４６経由で再度外部に案内される。
【００３４】
絶縁スリーブ５０は、外部に向かうエネルギー損失の低減という付加的な利点を提供する。遮熱に加えて、絶縁スリーブ５０は防音も提供できる。絶縁シェルも、同一の利点を提供する。絶縁スリーブ５０は、例えばポリスチレンやポリプロピレンなどの発泡プラスチックから製造される。ＰＶＣなどの他のプラスックも好適である。 
【００３５】
ハウジング１２の内壁２４は、構造化された表面を有してもよく、即ち第２気流を乱流にするようなビードなどが設けられてよい。これにより熱伝達の付加的な向上がもたらされる。更に、管３４の中央区域３６は、構造化された内面及びまたは外面を有してもよい。これらの構造は、例えば、当該表面上のビードまたは突起で形成されてもよい。構造はまた、空気の流れの向きを変える役割を果たすこともできる。
【００３６】
管３２は、円筒形断面であり端部要素３４を形成するよう端部が拡げられた多角形断面を有する、標準の引抜管であってもよい。管はその後、管束を形成するためにまとめられ、溶接または接着される。
【００３７】
円筒形壁２２の端部４２と管取付具４６の端部４４とで形成されるリング状囲繞との良好な密封を保証するため、束３０の外側にある 端部要素３４ の断面は、束３０の内側にあるものと異なってもよい。これを図２及び図４で明確に確認することができる。参照番号５６で示されるような外側の端部要素は、束３０の中央にある他の端部要素３４の六角形断面とは異なる。端部要素５６の丸められた外表面５８は、この場合円筒形壁２２または管取付具４６との接触面の役割を果たす。外側の端部要素３４の外部輪郭は、各端部において束３０の円形周囲を形成し、円筒形２２及び管取付具４６の内部に正確に囲繞されることが可能となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2016538516.tif 000007
2016538516.tif 000008
2016538516.tif 000009
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