熱交換器および熱交換換気システム

【課題】圧力損失の増大を抑えつつ、設置スペースの省スペース化も図ることができる熱交換器を得ること。
【解決手段】熱交換器１４は、第１の箱体４ａの開口と、第２の箱体４ｂの開口とを当接させて構成される本体ケーシング４と、開口同士に挟まれた熱交換膜３と、熱交換膜と第１の箱体とで第１の通路２１が形成され、熱交換膜と第２の箱体とで第２の通路２２が形成され、第１の箱体には、室内空気吸込口６と室外空気吹出口５とが形成され、第２の箱体には、室外空気吸込口７と室内空気吹出口８とが形成され、室内空気吸込口と室内空気吹出口とは、いずれか一方の通路を介して連通され、室外空気吸込口と室外空気吹出口とは他方の通路を介して連通され、第１の箱体には、第１の通路を通過する空気を蛇行させる第１壁部９ａが形成され、第２の箱体には、第２の通路を通過する空気を蛇行させる第２壁部９ｂが形成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室外空気を室内へ供給し、室内空気を室外へ排出しながら、各空気を熱交換させる熱交換器および熱交換換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、住宅の高気密、高断熱化により住宅からの排気と住宅内への給気を適切に行なう全般換気設備が必須となっている。全般換気の目的は、建物内の適切な室内環境の維持のため、絶えず必要な換気量を確保し、室内で発生する汚染物資を排出し、新鮮な外気を取り入れることにある。
【０００３】
このような、全般換気では、住宅からの排気と住宅内への給気を常時（２４時間）機能させることが必要であり、省エネルギー化の推進が求められている。そこで、室内空気と室外空気との間で熱交換させながら換気を行う熱交換換気によって、空調負荷などを軽減して省エネルギー化が図られる場合がある。
【０００４】
熱交換換気では、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、室内空気と室外空気との間で熱交換させるための熱交換器が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２０６３８１号公報
【特許文献２】特開昭５７−４９７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示す技術によれば、波形の区画板に合わせて流入孔や流出孔を形成しているため、孔（開口）のサイズが小さくなってしまい、圧力損失の増大を招いてしまうという問題があった。また、特許文献２に示す換気装置に用いられている熱交換器では、空気の流入方向と流出方向とが一致しているため、熱交換器から直接室外に空気を流出入させる場合には、壁面に対して垂直に設置する必要があり、壁面からの突出量が大きくなってしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧力損失の増大を抑えつつ、設置スペースの省スペース化も図ることができる熱交換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１面が開口した第１の箱体と、１面が開口した第２の箱体と、を有し、開口同士を当接させて構成される本体ケーシングと、開口同士に挟まれて開口を塞ぐ熱交換膜と、熱交換膜と第１の箱体とで空気が通過可能な第１の通路が形成され、熱交換膜と第２の箱体とで空気が通過可能な第２の通路が形成され、第１の箱体には、本体ケーシング内に室内空気を吸い込ませる室内空気吸込口と、本体ケーシングから室外空気を吹き出させる室外空気吹出口とが形成され、第２の箱体には、本体ケーシング内に室外空気を吸い込ませる室外空気吸込口と、本体ケーシングから室内空気を吹き出させる室内空気吹出口とが形成され、室内空気吸込口と室内空気吹出口とは、第１の通路または第２の通路のいずれか一方の通路を介して連通され、室外空気吸込口と室外空気吹出口とは、第１の通路または第２の通路の他方の通路を介して連通され、第１の箱体には、第１の通路を通過する空気を熱交換膜に沿って蛇行させる第１壁部が形成され、第２の箱体には、第２の通路を通過する空気を熱交換膜に沿って蛇行させる第２壁部が形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、圧力損失の増大を抑えつつ、設置スペースの省スペース化も図ることができる熱交換器を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の外観斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す熱交換器の分解斜視図である。
【図３】図３は、図１に示す熱交換器の正面図である。
【図４】図４は、図１に示す熱交換器の側面図である。
【図５】図５は、図４に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。
【図６】図６は、図５に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。
【図７】図７は、図４に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。
【図８】図８は、図７に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視断面図である。
【図９】図９は、図６に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図であって、壁部に形成された波形部を説明するための図である。
【図１０】図１０は、熱交換器を建物の壁の内側に設置した例を示す図である。
【図１１】図１１は、熱交換器を建物の壁の内側に設置した例を示す図である。
【図１２】図１２は、熱交換器を建物の壁の内側に設置して構築した熱交換換気システムの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の実施の形態にかかる熱交換器および熱交換換気システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる熱交換器の外観斜視図である。図２は、図１に示す熱交換器の分解斜視図である。図３は、図１に示す熱交換器の正面図である。図４は、図１に示す熱交換器の側面図である。図５は、図４に示すＡ−Ａ線に沿った矢視断面図である。図６は、図５に示すＢ−Ｂ線に沿った矢視断面図である。図７は、図４に示すＣ−Ｃ線に沿った矢視断面図である。図８は、図７に示すＤ−Ｄ線に沿った矢視断面図である。
【００１３】
本実施の形態にかかる熱交換器１４は、室外空気を室内へ供給し、室内空気を室外へ排出しながら、熱交換換気を行い、室内で発生する汚染物資を排出し、新鮮な外気を取り入れて建物内の適切な室内環境を維持する換気用の熱交換器に関するものである。
【００１４】
熱交換器１４は、図２に示すように、第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとから構成される本体ケーシング４と、熱交換膜３とを備える。第１の箱体４ａおよび第２の箱体４ｂは、１面が開口とされた箱状の構造体であり、その開口同士を当接させることで本体ケーシング４が構成される。本体ケーシング４は、断熱性を有する発泡体で構成される。
【００１５】
熱交換器１４は、第１の箱体４ａの開口と第２の箱体４ｂの開口との間に熱交換膜３が挟まれて、その開口が塞がれて構成される。第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとが当接する当接面のうち、熱交換膜３を挟みこむ部分には、第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとで互いに嵌まり合う凹凸形状１７が形成されている。
【００１６】
熱交換膜３は、その一方面側に沿って流れる空気と、他方面側に流れる空気との間で熱交換を行わせる。すなわち、本実施の形態１では、熱交換膜３の一方面側に沿うように、室内空気および室外空気のいずれか一方を通過させ、他方面側に沿うように、室内空気および室外空気の他方を通過させることで、室内空気と室外空気との間で熱交換を行わせることができる。
【００１７】
図１〜４に示すように、第１の箱体４ａのうち熱交換膜３と対向する面の上部に、室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とが隣接するように形成される。また、第２の箱体４ｂのうち熱交換膜３と対向する面の下部に、室外空気吸込口７と室内空気吹出口８とが隣接するように形成される。
【００１８】
室外空気吹出口５、室内空気吸込口６、室外空気吸込口７、および室内空気吹出口８には、連通部材１０が係合固定される。連通部材１０は、ダクト、室内端末口、室外端末口、送風機等を選択接続できる構成とすることが好ましい。このように構成することで、ダクト配管を省略できる場合がある。また、換気装置による居住空間の床面積や利用容積の狭小化を抑制し、設置場所の選択自由度の向上を図ることができる。これにより、設置工事の簡素化や、換気扇の送風動力の低減を図ることもできる。
【００１９】
図５，６に示すように、第１の箱体４ａと熱交換膜３との間には、空気の通過可能な第１の通路２１が形成される。すなわち、第１の箱体４ａの内側のほとんどの領域が第１の通路２１となる。
【００２０】
そして、室内空気吸込口６と室内空気吹出口８とが、第１の通路２１を介して連通される。したがって、室内空気吸込口６に排気送風機などを接続することで、矢印Ｐに示すように室内空気を第１の通路２１を介して室外に排気することができるようになる。なお、室内空気吸込口６と室内空気吹出口８とを、第１の通路２１を介して連通させるために、熱交換膜３には孔２４が形成される。
【００２１】
第１の箱体４ａのうち、熱交換膜３と対抗する面の板厚は、室内空気の流れの上流側から下流側に向かって厚肉となるように構成される。すなわち、図６に示す上流側の板厚Ｘ１と、下流側の板厚Ｘ２とでは、板厚Ｘ２のほうが大きくなっている。
【００２２】
図７，８に示すように、第２の箱体４ｂと熱交換膜３との間には、空気の通過可能な第２の通路２２が形成される。すなわち、第２の箱体４ｂの内側のほとんどの領域が第２の通路２２となる。
【００２３】
そして、室外空気吸込口７と室外空気吹出口５とが、第２の通路２２を介して連通される。したがって、室外空気吹出口５に給気送風機などを接続することで、矢印Ｑに示すように室外空気を第２の通路２２を介して室内に給気することができるようになる。なお、室外空気吸込口７と室外空気吹出口５とを、第２の通路２２を介して連通させるために、熱交換膜３には孔２３が形成される。
【００２４】
第２の箱体４ｂのうち、熱交換膜３と対抗する面の板厚は、室外空気の流れの上流側から下流側に向かって厚肉となるように構成される。すなわち、図８に示す上流側の板厚Ｙ１と、下流側の板厚Ｙ２とでは、板厚Ｙ２のほうが大きくなっている。
【００２５】
第１の箱体４ａの内側には、第１の通路２１を通過する室内空気を蛇行させるために、第１の通路２１に突出する第１壁部９ａが形成されている。第２の箱体４ｂの内側には、第２の通路２２を通過する室内空気を蛇行させるために、第２の通路２２に突出する第２壁部９ｂが形成されている。
【００２６】
第１壁部９ａと第２壁部９ｂとは、互いに当接するように、第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとを重ねた際に互いに対向する位置に形成されている。また、第１壁部９ａと第２壁部９ｂとの当接部分にも互いに嵌まり合う凹凸形状１７が形成されている。
【００２７】
図９は、図６に示すＥ−Ｅ線に沿った矢視断面図であって、壁部９ａ，９ｂに形成された波形部を説明するための図である。第１壁部９ａと第２壁部９ｂには、図９に示すように互いに嵌まり合う波形形状の波形部２０が形成されている。これにより、第１壁部９ａと第２壁部９ｂとに挟まれる熱交換膜３も波形形状となって、表面にプリーツが形成される。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態にかかる熱交換器１４では、熱交換膜３の一方側に沿って室内空気を通過させ、他方の側に沿って室外空気を通過させることで、室内空気と室外空気との間で熱交換を行わせることができる。そのため、空調負荷などを軽減して省エネルギー化を図ることができる。
【００２９】
また、第１の流路２１に第１壁部９ａが形成され、第２の流路２２に第２壁部９ｂが形成されることで、室内空気と室外空気が蛇行して通過することとなる。そのため、室内空気と室外空気に熱交換膜３が接触する面積を大きくすることができ、熱交換効率の向上を図ることができる。
【００３０】
また、第１の箱体４ａの内側のほとんどの領域が第１の通路２１となるので、十分な大きさで室内空気吸込口６を形成しやすくなる。そのため、圧力損失の増大を抑えることができる。また、室外空気吹出口５も、第１の通路２１と区画して形成すれば第２の通路２２と連通させることができるので、十分な大きさで形成しやすく、圧力損失の増大を抑えることができる。
【００３１】
また、第２の箱体４ｂの内側のほとんどの領域が第２の通路２２となるので、十分な大きさで室外空気吸込口７を形成しやすくなる。そのため、圧力損失の増大を抑えることができる。また、室内空気吹出口８も、第２の通路２２と区画して形成すれば第１の通路２１と連通させることができるので、十分な大きさで形成しやすく、圧力損失の増大を抑えることができる。
【００３２】
また、第１の箱体４ａに室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とが隣接するように形成され、第２の箱体４ｂに室外空気吸込口７と室内空気吹出口８とが隣接するように形成されるので、これらの開口の配置設計や施工の容易化を図ることができる。
【００３３】
また、第１の箱体４ａの上部に、室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とが形成され、第２の箱体４ｂの下部に、室外空気吸込口７と室内空気吹出口８とが形成されるので、特に室外空気が重力に逆らって流れるようになる。
【００３４】
そのため、濃霧発生時や強風雨時に室外空気に含まれる水滴や、虫などが熱交換器１４内で重力によって除去されやすくなる。これにより、水滴や虫の室内側への流入を抑制することができる。また、除去された水滴や虫は、下部に形成された室外空気吸込口７に沈降するため、それらの清掃除去が容易となる。
【００３５】
また、本体ケーシング４内での熱交換に伴い、冬期では室内空気が通過する側、すなわち第１の通路２１側の熱交換膜３で結露が発生しやすくなる。この結露水も、第２の箱体４ｂの下部に形成された室内空気吹出口８から室外へ排出されやすくなり、ドレン排水処理の手間を省くことができる。
【００３６】
第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとが断熱性を有する発泡体で構成され、その板厚が空気の流れに沿って上流側から下流側に向けて厚肉となる構成となっているため、本体ケーシング４内の流通空気と室内外の温度差による結露発生や熱交換効率の低下を適正な断熱処理で抑制することができる。
【００３７】
また、図６に示すように第１の箱体４ａおよび第２の箱体４ｂの中央部より上下で凹凸の方向が反転するように凹凸形状１７を形成すれば、第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとを同一形状のものとすることができる。これにより、箱体４ａ，４ｂの生産性の向上を図ることができる。
【００３８】
また、第１の箱体４ａと第２の箱体４ｂとの当接面のうち熱交換膜３を挟みこむ部分に凹凸形状１７が形成されるので、熱交換膜３の固定が容易になるとともに、第１の通路２１と第２の通路２２の気密も確保しやすくなる。
【００３９】
また、第１壁部９ａと第２壁部９ｂとに波形部２０が形成されて熱交換膜３にプリーツが形成されることで、熱交換膜３の熱伝達面積が増加するため、換気効率の向上や熱交換効率の向上を図ることができる。
【００４０】
なお、本体ケーシング４は、断熱性を有する発泡体で構成するように説明したが、これに限られない。例えば、断熱性の劣る材料で本体ケーシング４を構成した場合には、熱交換器１４を設置する際に本体ケーシング４の外側から断熱処理を施すように構成してもよい。
【００４１】
また、本実施の形態では、第１の通路２１に室内空気が通過し、第２の通路２２に室外空気が通過するように構成しているがこれに限られない。例えば、第１の通路２１に室外空気が通過し、第２の通路２２に室内空気が通過するように、室外空気吹出口５、室内空気吸込口６、室外空気吸込口７、および室内空気吹出口８を連通させても構わない。
【００４２】
図１０，１１は、熱交換器１４を建物の壁の内側に設置した例を示す図である。図１０では、図６で示した熱交換器１４の断面図を示している。図１１では、図８で示した熱交換器１４の断面図を示している。
【００４３】
このように構成することで、第１の通路２１が室内側に形成され、第２の通路２２が室外側に形成されることとなる。なお、図１０では、室内空気吸込口６に排気用の送風機１６を接続させ、室内空気吹出口８に室外端末口１３を接続させている。また、図１１では、室外空気吸込口７に室外端末口１３を接続させ、室外空気吹出口５に室内端末口１２を接続させている。すなわち、排気用の送風機１６によって室内を正圧にして、矢印Ｐ，Ｑにしめす空気の流れを生成している。なお、室外空気吹出口５に給気用の送風機（図示せず）を接続してもよい。
【００４４】
熱交換器１４では、室内側に向けるべき開口と、室外側に向けるべき開口が、本体ケーシング４の反対面側同士に形成されている。すなわち、室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とが形成されている面と、室外空気吸込口７と室内空気吹出口８とが形成されている面とが、本体ケーシング４の反対面側同士に形成されている。
【００４５】
そのため、図１０，１１に示すように、壁の内側に熱交換器１４を設定した場合にも、室内側への接続と室外側への接続を円滑に行うことができる。これにより、熱交換器１４の設置スペースの省スペース化を図ることができる。
【００４６】
図１２は、熱交換器１４を建物の壁の内側に設置して構築した熱交換換気システムＳの例を示す図である。熱交換換気システムＳでは、熱交換器１４を建物の壁の内側に設置するとともに、室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とを天井内に露出するようにしている。
【００４７】
そして、室外空気吹出口５から天井面に設けられた吹出用端末口２８まで、天井内をダクト１１で配管している。また、ダクト１１の途中には、給気用の送風機１６が設けられている。また、天井面に設けられた給気用端末口２７から室内空気吸込口６まで、天井内をダクト１１で配管している。また、ダクト１１の途中には、排気用の送風機１６が設けられている。
【００４８】
このように、室外空気吹出口５と室内空気吸込口６とを天井内に露出させた場合でも、ダクト１１などを用いて配管することで、熱交換器１４を用いた熱交換換気システムＳを構築することができる。また、例えば外壁に面していない室内に対しても、ダクト１１を用いて配管することで、熱交換器１４を用いた熱交換換気システムＳを構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる熱交換器は、室内空気と室外空気との間で熱交換を行わせながら換気を行う熱交換換気に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
３熱交換膜
４本体ケーシング
４ａ第１の箱体
４ｂ第２の箱体
５室外空気吹出口
６室内空気吸込口
７室外空気吸込口
８室内空気吹出口
９ａ第１壁部
９ｂ第２壁部
１０連通部材
１１ダクト
１２室内端末口
１３室外端末口
１４熱交換器
１６送風機
１７凹凸形状
２０波形部
２１第１の通路
２２第２の通路
２３孔
２４孔
２７給気用端末口
２８吹出用端末口
Ｐ，Ｑ矢印
Ｓ熱交換換気システム
Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２板厚

【特許請求の範囲】
【請求項１】
１面が開口した第１の箱体と、１面が開口した第２の箱体と、を有し、前記開口同士を当接させて構成される本体ケーシングと、
前記開口同士に挟まれて前記開口を塞ぐ熱交換膜と、
前記熱交換膜と前記第１の箱体とで空気が通過可能な第１の通路が形成され、
前記熱交換膜と前記第２の箱体とで空気が通過可能な第２の通路が形成され、
前記第１の箱体には、前記本体ケーシング内に室内空気を吸い込ませる室内空気吸込口と、前記本体ケーシングから室外空気を吹き出させる室外空気吹出口とが形成され、
前記第２の箱体には、前記本体ケーシング内に前記室外空気を吸い込ませる室外空気吸込口と、前記本体ケーシングから前記室内空気を吹き出させる室内空気吹出口とが形成され、
前記室内空気吸込口と前記室内空気吹出口とは、前記第１の通路または前記第２の通路のいずれか一方の通路を介して連通され、
前記室外空気吸込口と前記室外空気吹出口とは、前記第１の通路または前記第２の通路の他方の通路を介して連通され、
前記第１の箱体には、前記第１の通路を通過する空気を前記熱交換膜に沿って蛇行させる第１壁部が形成され、
前記第２の箱体には、前記第２の通路を通過する空気を前記熱交換膜に沿って蛇行させる第２壁部が形成されることを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
前記室内空気吸込口と前記室外空気吹出口とが隣接して形成され、
前記室内空気吹出口と前記室外空気吸込口とが隣接して形成されることを特徴とする請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記室内空気吸込口と前記室外空気吹出口とが前記第１の箱体の上部に形成され、
前記室内空気吹出口と前記室外空気吸込口とが前記第２の箱体の下部に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記第１の箱体および前記第２の箱体は断熱性を有する発泡体で構成され、
前記第１の箱体のうち前記熱交換膜と対向する面の板厚は、前記第１の通路を通過する空気の上流側から下流側に向かって厚肉となるよう構成され、
前記第２の箱体のうち前記熱交換膜と対向する面の板厚は、前記第２の通路を通過する空気の上流側から下流側に向かって厚肉となるよう構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項５】
前記第１の箱体と前記第２の箱体とが当接する当接面には、互いに嵌まり合う凹凸が形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項６】
前記第１の箱体と前記第２の箱体とが同一形状で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項７】
前記第１の箱体と前記第２の箱体とが当接する当接面、前記第１壁部、および前記第２壁部のうち前記熱交換膜と接する部分の少なくとも一部に、熱交換膜にプリーツ形状を形成するための波形形状の波形部が形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の熱交換器。
【請求項８】
建物の壁の内側に設置された請求項１〜７のいずれか１つに記載の熱交換器を備え、
前記室内空気吸込口と前記室外空気吹出口とが前記建物の室内に連通され、
前記室内空気吹出口と前記室外空気吸込口とが前記建物の室外に連通された熱交換換気システム。

【図１】