(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱体と、前記箱体に設けられた外気の吸い込み口と、前記箱体に設けられた外気の吹き出し口と、前記箱体に設けられた室内気の吸い込み口と、前記箱体に設けられた室内気の吹き出し口と、前記外気が通過する第１の通路および、前記第１の通路と交差するように形成され、前記室内気が通過する第２の通路とを有する熱交換器とを備えた熱交換器付換気装置において、前記第２の通路を通過した前記室内気の気流が放出される前記熱交換器の排気面に、排気される気流を、その温度分布に従って複数の気流に分離する気流分離手段を設けたことを特徴とする熱交換器付換気装置。
【請求項２】
気流分離手段は薄い板状部材を有し、前記板状部材は第２の通路の方向に沿うように、かつ、第１の通路の方向にほぼ垂直となるような向きで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器付換気装置。
【請求項３】
気流分離手段は複数の板状部材を有し、個々の板状部材は第２の通路の方向に沿うように、かつ、第１の通路の方向にほぼ垂直となるような向きで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器付換気装置。
【請求項４】
板状部材の表面に、複数のスリットを設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の熱交換器付換気装置。
【請求項５】
熱交換器は六面体をしており、板状部材は、一辺の長さが室内気の排気面の角寸法とほぼ同じであり、他の一辺の長さが前記角寸法の１／２である長方形の面を有していることを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載の熱交換器付換気装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、室外空気と室内空気を使用する熱交換器付換気装置に関するものであり、特に、熱交換器の凍結を防止するための技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、特公平３−５０１８０号公報に記載された従来の熱交換器付換気装置の構成図である。
【０００３】
図９中、１０１は室内空気と室外空気とを使用する換気装置としての本体、１０２は本体１０１の外箱、１０２ａは外箱の側面に設けられた外気の吸込口、１０２ｂは同じく吹出口、１０２ｃは同じく室内空気の吸込口、１０２ｄは同じく吹出口である。１０３は外箱１０２内に収納された熱交換器であり、図１０の熱交換器の斜視図のように、多数の波形板１０３ａと伝熱性、または通湿性と伝熱性をあわせもつ多数の平板１０３ｂとを交互に積層し、かつ波形板１０３ａは交互にその波形成形方向を９０度変えて積層形成されている。１０４は熱交換器１０３の供給空気の流入側に設けられたエアフィルタ、１０５は同じく排気空気の流入側に設けられたエアフィルタ、１０６は給気送風機、１０７は同じく排気送風機、Ａは給気流、Ｂは排気流を示す。
【０００４】
このような、熱交換器付換気装置では、外気は気流Ａに示すように、給気送風機１０６の回転により、吸込口１０２ａから吸込まれ、エアフィルタ１０４および熱交換器１０３を通り、吹出口１０２ｂから室内へ吹き出される。また、室内空気は気流Ｂで示すように、排気送風機１０７により吸込口１０２ｃから吸い込まれ、エアフィルタ１０５および熱交換器１０３を通り、吹出し口１０２ｄから室外へ吹出される。
【０００５】
しかし、このような従来の熱交換器付換気装置は、排気気流Ｂは熱交換器１０３の流入部に近い部分１０３ａで、給気流Ａによって冷却されるため、結露、結霜又は結氷が生じて熱交換器１０３は目詰まりし、排気流Ｂはその近傍では流れなくなるという現象が発生する。さらに、その結果、部分１０３ａの近傍は熱交換をしなくなるので、次はその隣接部分１０３ｂ近傍が給気流Ａで冷却され、結氷を生じるようになり、このまま運転を続行するとついには熱交換器の全面が凍結し、排気及び熱交換が行なわれなくなるという問題があった。
【０００６】
また、従来は、このような問題を解決する技術として、凍結防止装置を熱交換器付換気装置に取り付けて運転させるというものがあった。
【０００７】
図１１・図１２・図１３は、同じく特公平３−５０１８０号公報に記載され従来の凍結防止装置、およびこの凍結防止装置を熱交換器付換気装置に取り付けた状態での構成を示す図である。
【０００８】
図１１・図１２・図１３中、１０９は本体１０１の吸込側に配置された箱体で、内部に空気流路が形成されている。１０９ａは箱体１０９に設けられた外気に開口する低温空気導入口、１０９ｂは同じく室内側に開口する高温空気導入口、１０９ｃは空気導出口で、本体１０１の吸込口１０２ａに接続されている。１１０は箱体１０９に設けられた空気導入口１０９ａ、１０９ｂを開閉するダンパ、１１１は箱体１０９の空気導出口１０９ｃ近傍に設けられた加熱子である。１１７はダンパ１１０の駆動装置である。
【０００９】
このように構成された熱交換器付換気装置の凍結防止装置では、通常は図１２に示すように、ダンパ１１０は低温空気導入口１０９ａを開放し、高温空気導入口１０９ｂを閉塞している。したがって低温空気は気流Ａで示すように、低温空気導入口１０９ａから箱体１０９に入り、空気導出口１０９ｃから吸込口１０２ａをとおって本体１０１に供給される。
【００１０】
また、低温空気温度が低く、熱交換器１０３に結氷が生じたときは、ダンパ１１０は回動し、図１３に示すように低温空気導入口１０９ａは閉塞され、高温空気導入口１０９ｂは開放される。同時に、加熱子１１１に通電される。このことにより、高温空気は高温空気導入口１０９ｂから箱体１０９に入り、加熱子１１１で加熱されて空気導出口１０９ｃから本体１０１の低温側流路に供給される。この結果、熱交換器１０３の通常低温空気が流れていた流路を高温空気が流れることになり、高温側流路に生じた結氷は融解される。結氷融解後はダンパ１１０は逆方向に回動して図１１、図１２の状態となり、同時に加熱子１１１への通電も断たれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、熱交換器の凍結を防止するために、図１１・図１２・図１３に示すような従来の凍結防止装置を使用した場合、効果は非常に高くなるが、デフロフト運転後の通常運転時に融解した結露水が再び取り入れた低温の外気により熱交換され、冷やされた排気により熱交換器の内部および表面で再結氷をおこしており、デフロフト効果を十分に生かす事が出来ないという問題があった。
【００１２】
この発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、第１の目的は、冷やされた排気空気による排水の結氷を防止し、デフロフト効果を高めることができる熱交換器付換気装置を提供することである。
また、第２の目的は、デフロフト後の結露水を速やかに除去できる熱交換器付換気装置を提供することである。
さらに、第３の目的は、デフロフト効果を高めつつ、風路構成部材による圧力損失を低下させ、さらに風路構成部材に付着した水の速やかに除去できる熱交換器付換気装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる熱交換器付換気装置は、箱体と、箱体に設けられた外気の吸い込み口と、外気の吹き出し口と、室内気の吸い込み口と、室内気の吹き出し口と、外気が通過する第１の通路および、第１の通路と交差するように形成され、室内気が通過する第２の通路とを有する熱交換器とを備え、第２の通路を通過した室内気の気流が放出される熱交換器の排気面に、排気される気流を、その温度分布に従って複数の気流に分離する気流分離手段を設けたものとした。
【００１４】
さらに、気流分離手段は薄い板状部材を有し、この板状部材は第２の通路の方向に沿うように、かつ、第１の通路の方向にほぼ垂直となるような向きで配置されているものとした。
【００１５】
さらに、気流分離手段は複数の板状部材を有し、個々の板状部材は第２の通路の方向に沿うように、かつ、第１の通路の方向にほぼ垂直となるような向きで配置されているものとした。
【００１６】
さらに、板状部材の表面に、複数のスリットを設けたものとした。
【００１７】
さらに、熱交換器は六面体をしており、板状部材は、一辺の長さが室内気の排気面の角寸法とほぼ同じであり、他の一辺の長さが前記角寸法の１／２である長方形の面を有しているものとした。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における熱交換器付換気装置の構成図である。
図１中、１は室内空気と室外空気とを使用する換気装置としての本体、２は本体１の外箱、２ａは外箱の側面に設けられた外気の吸込口、２ｂは同じく吹出口、２ｃは同じく室内空気の吸込口、２ｄは同じく吹出口、３は外箱２内に収納された熱交換器、４は熱交換器３に設けられた気流分離ボード、５は給気送風機、６は同じく排気送風機、Ａ・Ａ’は給気流、Ｂ・Ｂ’は排気流を示す。なお、気流分離ボード４は、熱交換器４の排気面に垂直に、気流の流れにそうように配置されている。
【００１９】
図２は、図１における熱交換器３の斜視図である。
図２に示すように、熱交換器３は、積層構造の六面体構造をしており、伝熱性と通湿性とを有する薄肉の仕切部材１１に間隔保持部材１２を挟んで所定の間隔を作り、これを複数層に重ね合わせ接着した構成となっている。また、熱交換器３を構成している仕切部材１１は正方形や菱形の平板として構成され、間隔保持部材１２は投影平面形状が仕切部材１１に一致する鋸波状又は正弦波状の波形を成形した波板に形成されている。この間隔保持部材１２を仕切部材１１の間にその波の目の方向を交互に９０度又はそれに近い角度を持たせて挟着することで、気流（イ）と気流（ロ）を通す流体通路１３と流体通路１４がこれらの各層間に一層おきに構成されることになる。
【００２０】
図３は、この仕切部材１１部分の詳細を示す斜視図である。
図３に示すように、一枚の仕切部材１１の片面に間隔保持部材１２を接着したことで熱交換器構成部材１５が構成され、さらに、熱交換器構成部材１５には、片面に空気遮蔽機能を有する透湿膜１６を作成し、その上に、間隔保持部材１２をコルゲート加工により接着することにより連続的に作られる。
【００２１】
図４は、気流分離ボード４を敷設した場合の熱交換器３の斜視図である。
デフロスト運転が必要となる冬期において室内から排気される排気流は、図示の矢印Ｂのように熱交換器３には給気面３ａからに入り、矢印Ｂ’のように排気面３ｂから出て行く。また、室外から吸気される給気流は、図示の矢印Ａのように熱交換器３に給気面３ｃから入り、図示の矢印Ａ’のように排気面３ｄから出て行く。これにより、熱交換器３内部で、排気流から給気流への熱伝導が行なわれる。
【００２２】
また、外気温がマイナス温度まで低下するような条件下においては排気流は低温の給気流によって熱交換器内で冷やされ露点温度以下に低下すると結露を引き起こす。このような場合に、運転を続けると、やがて熱交換器３の目詰まりが発生し排気流量が減少するので、デフロスト運転が行なわれる。なお、デフロスト運転としては、例えば、外気温が-10℃以下に低下すると給気用送風機５を5分から15分程度停止させ給気流をストップさせることにより、排気流の熱で熱交換器の結氷を融かす運転を行い、その後、通常運転を一時間程度おこなうのを一サイクルとして外気温が一定温度に上昇するまで繰り返しするものがある。また、その他にも、給気送風機５をそのまま運転させ、給気流の変わりに室内空気を取り込み循環運転させる運転、例えば、外気温が-10℃以下に低下すると給気用送風機５をそのまま運転させ、給気ダクトの途中に設けたダンパーを切り替え5分から15分程度給気気流パスに室内空気を取り込み室内循環運転させるデフロフト運転により、室内気流循環の熱と排気気流の熱で熱交換器の結氷を融かす運転を行い、その後、ダンパーを切り替え通常運転を一定時間行うのを一サイクルとして外気温が一定温度に上昇するまで繰り返しするものもある。
【００２３】
デフロスト運転中は、熱交換器３より排出される結露水は熱交換器３の排気流吹出し面３ｂより出てくるが、非混合直交流型熱交換器である熱交換器３の場合、排気流Ｂ’は図５に示すような温度分布をもって熱交換器３より排気される。
すなはち、排気面３ｂから排出される排気流Ｂ’の温度は、室外から吸気される給気流が給気される給気面３ｃに近づくにつれて温度が低くなっている。
【００２４】
その後、排気面３ｂから排出された排気流Ｂ’は、気流分離ボード４により、幾つかの気流に分離され、温度分布を維持したまま排気送風機６により排気される。
【００２５】
従来のような気流分離ボードが存在しない熱交換器付換気装置では、デフロスト運転がおこなわれ融解したデフロスト水が熱交換器３の排気面３ｂより排出される際、デフロスト水は排気面３ｂで表面張力によりすばやく滴下しない場合が多く、その際、温度分布をもって吹出された排気流Ｂ’が熱交換器より排出されてその場で混合される。すると、比較的暖かい排気流部分も、冷たい排気流部分が回り込んで冷やされ、図５中の３イ部分はもとより、比較的高温で吹出す３ロ部分においても熱交換器表面に存在する結露水を冷却し、熱交換器の表面において全面で再氷結することがあった。しかし、気流分離ボード４を設置したことで、冷たい排気流Ｂ’が回りこんで再び熱交換器３を冷やすことはなく、熱交換器３の表面に存在する水滴が排気流Ｂ’の低温側空気によって再度、冷やされ結氷することを防止することができ、排気風量の低下を防止しデフロスト効果を高めることができる。
【００２６】
なお、この気流分離ボード４の気流が流れる表面にフッ素やシリコン系の撥水剤を塗布して撥水処理してもよい。これにより、気流分離ボード４に水滴等が付着し氷結することが防止でき、気流の流れを安定させることができる。また、気流分離ボード４は、断熱性のある樹脂等の部材で構成することが好ましい。
【００２７】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２における熱交換器付換気装置を示す構成図であり、図１の熱交換器付換気装置において、気流分離ボードを複数配置するようにしたものである。なお、図１に記載したものと同一および相対する部分には、同一の符号を付す。
【００２８】
図６中、熱交換器３の排気面３ｂには、３枚の気流分離ボードが、排気面３ｂに垂直に配置されている。これにより、排気流Ｂ’の分離をさらに細かくでき、温度分布の維持機能が上がるので、排気風量の低下を防止しデフロスト効果を高めることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３における熱交換器付換気装置を示す構成図であり、図１の熱交換器付換気装置において、気流分離ボードの表面にスリットおよび孔を複数設けたものである。なお、図１に記載したものと同一および相対する部分には、同一の符号を付す。
【００３０】
図７中、４ａは表面に複数のスリットおよび孔を設けた気流分離ボードである。また、７は、気流分離ボードの下に設置した、結露水を受けるドレンパンである。このように、気流分離ボード４ａの表面に複数のスリットおよび孔を設けたことで結露水が気流分離ボード４ａ上からすばやく排出させることができ、さらに、気流分離ボード４ａの先端から結露水を排出しなくなるので、気流分離ボード４ａの下に設置されるドレンパンを小さくできる。
【００３１】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４における熱交換器付換気装置を示す構成図であり、図１の熱交換器付換気装置において、気流分離ボードの長さを、熱交換器の角寸法ａの１／２以上にするものである。なお、図１に記載したものと同一および相対する部分には、同一の符号を付す。
【００３２】
図８中、４ｂは気流分離ボードであり、気流が流れる面方向の寸法は、熱交換器の角寸法の１／２となっている。気流分離ボードの気流が流れる面方向長さは、その下にドレンパンを設置させなければならないことを考えた場合、必要以上に長くするのは装置自体の大型化を招く。しかし、あまりにも短いと、排気流Ｂ’が周りこんでしまい、温度分布を維持することができなくなる。よって、この両方を考えた場合に、熱交換器３の角寸法の１／２の長さ程度であれば気流分離の効果があり、妥当であると考えられる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明により、熱交換器の表面に存在する水滴が排気流の低温側空気によって再度冷やされ、結氷することを防止することができ、排気風量の低下を防止しデフロスト効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における熱交換器付換気装置の構成図である。
【図２】  熱交換器の斜視図である。
【図３】  仕切り部材の斜視図である。
【図４】  熱交換器の斜視図である。
【図５】  排気流の温度分布を示す図である。
【図６】  実施の形態２における熱交換器付換気装置の構成図である。
【図７】  実施の形態３における熱交換器付換気装置の構成図である。
【図８】  実施の形態３における熱交換器付換気装置の構成図である。
【図９】  従来の熱交換器付換気装置の構成図である。
【図１０】  熱交換器の斜視図である。
【図１１】  従来の凍結防止装置の構成図である。
【図１２】  従来の凍結防止装置を付けた熱交換器付換気装置の構成図である。
【図１３】  従来の凍結防止装置を付けた熱交換器付換気装置の構成図である。
【符号の説明】
１  本体、  ２  外箱、  ２ａ  外気の吸込口、  ２ｂ  外気の吹出口、
２ｃ  室内空気の吸込口、  ２ｄ  室内空気の吹出口、  ３  熱交換器、
４  気流分離ボード、  ５  給気送風機、  ６  排気送風機、
７  ドレンバン、  １１  仕切部材、  １２  間隔保持部材、
１３  流体通路、  １４  流体通路、  １５  熱交換器構成部材、
１６  透湿膜
【図１】
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【図２】
0003791286.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003791286.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003791286.tif 000008
【図８】
0003791286.tif 000009
【図９】
0003791286.tif 000010
【図１０】
0003791286.tif 000011
【図１１】
0003791286.tif 000012
【図１２】
0003791286.tif 000013
【図１３】
0003791286.tif 000014