JP6514922B2 - デシカント換気扇 - Google Patents

Description

本発明は、屋内に対して換気と共に除湿を行うデシカント換気扇に関する。

一般家庭の住宅においては、シックハウス症候群の対策のため、換気が義務付けられている。住宅の換気には、換気と共に、除湿を行うデシカント換気扇を用いることができ、その具体例が、特許文献１に記載されている。
特許文献１に記載のデシカント換気扇は、供給路（第一の風路）に設けられた送風機の作動によって、屋外から供給路に外気を取り込んで屋内に供給し、排気路（第二の風路）に設けられた送風機の作動によって、屋内の内気を、排気路を経由して、屋外へ排出する。

屋外から取り込まれた外気は、デシカントロータ（回転型デシカント式除湿器）によって除湿され、冷却手段（回転型顕熱交換器）を通過して温度が低下した後、屋内へ送られるので、夏季の高温、多湿の環境下で、居住スペースを、快適な状態に保つことができる。
そして、特許文献１には記載されていないが、給気路の冷却手段の下流側に配されたデシカントロータから外気に水分を与えるように設計して、冷却手段によって低下した外気の温度を、更に、低下させ、屋内に供給することもできる。

特開２０１１−９４９０４号公報

しかしながら、送風機は、作動の際に発熱するため、特許文献１に記載のデシカント換気扇のように、供給路において、冷却手段の下流側に配されたデシカントロータの更に下流側に、送風機を設けていると、外気が、屋内に供給される前に、送風機の熱で昇温するという問題がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされるもので、屋外から取り込んだ外気を、温度上昇を抑制した状態で屋内に送ることが可能なデシカント換気扇を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係るデシカント換気扇は、屋内に外気を送る給気路及び該屋内の内気を排出する排気路を有して、前記屋内を換気するデシカント換気扇において、前記給気路内に前記外気を取り込む送風機と、前記給気路内から前記排気路内に水分を移動するデシカントロータＡと、前記給気路内の前記外気の流れに沿って、前記デシカントロータＡの下流側に設けられ、該外気の温度を低下させる冷却手段と、前記給気路内の前記外気の流れに沿って、前記冷却手段の下流側に設けられ、該外気に水分を与えて温度を低下させるデシカントロータＢとを備え、前記送風機は、前記給気路内の前記冷却手段と前記デシカントロータＢの間に配される。

本発明に係るデシカント換気扇は、送風機が、給気路内の冷却手段とデシカントロータＢの間に配されるので、デシカントロータＢによって温度が低下した外気を送風機の熱で加熱することを回避でき、屋外から取り込んだ外気を、温度上昇を抑制した状態で屋内に送ることが可能である。

本発明の一実施の形態に係るデシカント換気扇の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るデシカント換気扇１０は、屋内に外気（屋外の空気）１１を送る給気路１２及び屋内の内気（空気）１３を排出する排気路１４を有して、屋内を換気する。以下、詳細に説明する。

デシカント換気扇１０は、図１に示すように、箱状の筺体１５内に給気路１２及び排気路１４が形成され、給気路１２内には、送風機１６が設けられ、排気路１４内には送風機１７が設けられている。送風機１６、１７は、通電されて作動する電動式の送風機である。
給気路１２の両端には、外気１１を筺体１５内に取り込む外気取込み口１８、及び、外気１１を筺体１５から屋内に送る外気吹出し口１９がそれぞれ形成されている。屋外の外気１１は、送風機１６の作動により、外気取込み口１８から給気路１２内に流入し、給気路１２を外気吹出し口１９に向かって進んで、外気吹出し口１９から屋内へ放出される。即ち、送風機１６は、給気路１２内に外気１１を取込み、屋内へ送る。

排気路１４の両端には、屋内から内気１３を筺体１５内に取り込む内気取込み口２０、及び、内気１３を筺体１５から屋外に送り出す内気吹出し口２１がそれぞれ形成されている。送風機１７の作動により、屋内の内気１３は、内気取込み口２０から排気路１４に流入し、排気路１４を内気吹出し口２１に向かって進行して、内気吹出し口２１から屋外へ排出される。外気取込み口１８、及び、内気取込み口２０には、図示しないフィルタが装着されている。

なお、本実施の形態では、デシカント換気扇１０が屋内に据え置く据え置き式であるが、デシカント換気扇１０は、据え置き式である必要はなく、例えば、吊り下げ式であってもよい。また、外気取込み口１８、外気吹出し口１９、及び、内気吹出し口２１には、それぞれダクトが連結されているのに対し、内気取込み口２０にはダクトが連結されておらず、屋内の内気１３は、直接、内気取込み口２０から排気路１４内に取り込まれるが、これに限定されない。例えば、内気取込み口２０にもダクトを連結し、ダクトを経由して、内気取込み口２０から排気路１４内に内気１３を取り込むようにしてもよい。

筺体１５内には、給気路１２内の外気１１及び排気路１４内の内気１３が共に通過する顕熱交換器（冷却手段の一例）２２、排気路１４内に配された加熱手段２３、及び、給気路１２と排気路１４の相対湿度が高い側から低い側に水分（湿気）を移動させるデシカントロータ２４（デシカントロータＡ）が設けられている。
顕熱交換器２２、加熱手段２３、デシカントロータ２４、及び、送風機１７は、排気路１４内の内気１３の流れに沿って、上流から順に配されている。

顕熱交換器２２は、給気路１２を進行する外気１１と排気路１４を進行する内気１３を熱交換し、温度の高い方から低い方に熱を移動させる。本実施の形態では、顕熱交換器２２を配した位置において、給気路１２を進む外気１１が、排気路１４を進む内気１３に比べて高温であることから、顕熱交換器２２は、給気路１２内の熱を、排気路１４内に移動して、給気路１２内の外気１１の温度を低下させる。

加熱手段２３は、排気路１４を顕熱交換器２２からデシカントロータ２４に向かって流れる内気１３の温度を上昇させて相対湿度を低下させる。加熱手段２３を通過して相対湿度が低下した内気１３は、デシカントロータ２４を通過の際に、デシカントロータ２４に吸収されている水分を蒸発させ、蒸発させた水分と共に、内気吹出し口２１に送られる。
本実施の形態では、加熱手段２３が、加熱された湯を供給されて得た熱を利用して、内気１３を加熱するように設計されているが、これに限定されない。例えば、加熱手段２３に、ヒートポンプサイクルを利用して、内気１３を加熱する熱交換器を採用してもよい。

デシカントロータ２４は、回転可能に設計され、回転することによって、排気路１４内に配されていた部分が、給気路１２内に移動し、給気路１２内に配されていた部分が、排気路１４内に移動する。デシカントロータ２４は、給気路１２内に配された部分が、給気路１２内の外気１１から水分を吸収した後、排気路１４内に移動し、吸収していた水分を蒸発された後、再び、給気路１２内に移動して、水分を吸収する。これを繰り返すことによって、デシカントロータ２４は、給気路１２内から排気路１４内に水分を移動する。

また、筺体１５内には、給気路１２のデシカントロータ２４より上流側で給気路１２から分岐したバイパス路２５が形成されている。バイパス路２５は、一端が給気路１２に連結され、他端が排気路１４の顕熱交換器２２と加熱手段２３の間に連結され、給気路１２に取り込まれた外気１１の一部を、排気路１４に送る。バイパス路２５には、バイパス路２５を流れる外気１１の量を調整する流量調整部２６が設けられている。

更に、筺体１５内には、給気路１２とバイパス路２５の相対湿度が高い側から低い側に水分（湿気）を移動させるデシカントロータ２７（デシカントロータＢ）が設けられている。デシカントロータ２７も、デシカントロータ２４と同様に、回転可能に設計され、回転することによって、バイパス路２５内に配されていた部分が、給気路１２内に移動し、給気路１２内に配されていた部分が、バイパス路２５内に移動する。
デシカントロータ２７は、バイパス路２５内に配された部分が、バイパス路２５を流れる外気１１から水分を吸収した後、給気路１２内に移動し、給気路１２を流れる外気１１に吸収していた水分を与えて、外気１１の温度を低下させ、再び、バイパス路２５内で水分を吸収する。

デシカントロータ２４、顕熱交換器２２、送風機１６、及び、デシカントロータ２７は、給気路１２内の外気１１の流れに沿って、上流から順に配されている。即ち、給気路１２内の外気１１の流れに沿って、顕熱交換器２２は、デシカントロータ２４の下流側に設けられ、デシカントロータ２７は、顕熱交換器２２の下流側に設けられている。送風機１６は、給気路１２内において、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間に配されていることになる。

次に、排気路１４に流入した内気１３の温度変化、及び、給気路１２に流入した外気１１の温度変化について説明する。
内気取込み口２０から排気路１４に流入した内気１３は、顕熱交換器２２を通過する際に、給気路１２内の外気１１と熱交換されて温度が上昇し、加熱手段２３を通過して、更に、温度が上昇した後、デシカントロータ２４を通過中に、デシカントロータ２４に含まれていた水分を蒸発させて温度が降下し、内気吹出し口２１から排出される。

一方、外気取込み口１８から給気路１２に流入した外気１１は、デシカントロータ２４に水分を与えて、温度が上昇した後、顕熱交換器２２を通過の際に、排気路１４内の内気１３と熱交換されて温度が降下し、デシカントロータ２７を通過して、更に温度が降下した後、外気吹出し口１９から放出される。
よって、給気路１２において、デシカントロータ２７の下流側の外気１１は、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間の外気１１、及び、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間の外気１１より温度が低い。

ここで、給気路１２内に配された送風機１６は、作動により発熱するため、送風機１６を通過する外気１１と送風機１６自体の温度関係によっては、外気１１の温度を上昇させることになる。そして、送風機１６の通過による外気１１の温度上昇を抑制するという観点においては、送風機１６を通過する外気１１の送風機１６の温度に対する相対的な温度は、高いほどよいと言える。
なお、ここで言う「温度上昇を抑制する」は、温度上昇を忌避することも含む概念であり、これは、以下も同じである。

この点、給気路１２内において、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間の外気１１は、デシカントロータ２７より下流側の外気１１と比べて、温度が高く、本実施の形態では、送風機１６の温度と同レベルで、外気１１の温度が、送風機１６の熱により上昇することはない。これに対し、デシカントロータ２７より下流側の外気１１の温度は、送風機１６の温度より低く、仮に、送風機１６を、供給路１２のデシカントロータ２７より下流側に配置した場合、デシカントロータ２７を通過して温度が下がった外気１１は、送風機１６の熱を吸収して上昇することになる。
よって、本実施の形態では、送風機１６が、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間に配されているので、デシカントロータ２７より下流側に配されている場合に比べ、送風機１６を通過する際の外気１１の温度上昇を抑制することができる。

そして、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間も、デシカントロータ２７の下流側より、外気１１の温度が高いため、送風機１６を、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間に配することによって、送風機１６をデシカントロータ２７より下流側に配する場合に比べ、送風機１６の通過による外気１１の温度上昇を抑制可能である。本実施の形態では、給気路１２において、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間の外気１１は、送風機１６より温度が高く、送風機１６の熱により温度が上昇することはない。
従って、送風機１６を給気路１２内のデシカントロータ２４とデシカントロータ２７の間に配することで、外気１１を、温度上昇を抑制した状態で、室内に送ることができる。

但し、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間は、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間より、外気１１の温度が高く、例えば、６０℃以上になることもある。従って、送風機の機種ごとに許容される使用環境の上限温度が異なることを考慮すると、顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間に送風機１６を配置する場合は、デシカントロータ２４と顕熱交換器２２の間に送風機１６を配置する場合と比較して、送風機１６に採用できる送風機の機種の幅が広がる点で好ましい。

また、本実施の形態では、送風機１６に、送風機１６（送風機１６が備える羽根の付いた回転体）の遠心方向に外気１１を吹き出す遠心送風機を採用している。遠心送風機は、羽根の付いた回転体の軸方向に空気を吹き出す軸流送風機や、羽根の付いた回転体の軸方向に対し斜めに空気を吹き出す斜流送風機等に比べ、空気を吹き出す空間の静圧を高めることができる。

給気路１２において、送風機１６が外気１１を吹き出す空間の静圧が高くなると、送風機１６から吹き出された外気１１は、給気路１２の断面の各領域に、万遍なく供給されることとなり、結果として、デシカントロータ２７の通過による外気１１の温度降下を大きくすることができる。
本実施の形態では、送風機１６に、遠心送風機の中でも、静圧効果が高いターボファンを用いているので、デシカントロータ２７を通過して屋内に供給される外気１１の温度を、シロッコファン等を用いるのに比べ、安定的に低くすることが可能である。

しかも、送風機１６は、外気１１を給気路１２の内壁に向かって放射状に吹き出すので、送風機１６から吐き出された外気１１は、内壁に衝突する向きに進んだ後、進行方向を変えて、デシカントロータ２７に向かうこととなる。よって、外気１１をデシカントロータ２７に向かって吹き出す場合と比較して、送風機１６の外気１１の吹出し側において、給気路１２の断面の各領域に対し、外気１１を均一的に供給可能である。
ここで、給気路１２の断面の各領域に対して外気１１を均一的に供給するという点では、送風機１６とデシカントロータ２７の間に整流部材を設けるのも有効である。

また、本実施の形態では、送風機１６の配置位置に設けられた遮蔽部材２８と、送風機１６とによって、給気路１２の顕熱交換器２２とデシカントロータ２７の間の領域を、２つの空間（以下、顕熱交換器２２側を空間２９とし、デシカントロータ２７側を空間３０とする）に分割している。
送風機１６は、外気１１の吸込み部３１が空間２９内に配され、外気１１の吹出し部３２が、空間３０内に配されているので、空間３０内の静圧を、安定的に高めることが可能である。本実施の形態では、吹出し部３２が、送風機１６の外周全体に設けられている。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、冷却手段は、供給路内の外気と排気路内の内気を熱交換する顕熱交換器である必要はなく、冷水や冷気によって供給路内の外気を冷却するものであってもよい。
また、筺体は箱状に限定されず、他の形状であってもよい。
そして、デシカントロータＡ、Ｂ、冷却手段、加熱手段及び２つの送風機は、１つの筺体内に収容されている必要はなく、例えば、それらを分散して、複数の筺体に収めるようにしてもよい。
更に、バイパス路は必ずしも必要ではなく、バイパス路を設けない場合、外気を取り込んでデシカントロータに供給する独立した別の流路を設ければよい。

１０：デシカント換気扇、１１：外気、１２：給気路、１３：内気、１４：排気路、１５：筺体、１６、１７：送風機、１８：外気取込み口、１９：外気吹出し口、２０：内気取込み口、２１：内気吹出し口、２２：顕熱交換器、２３：加熱手段、２４：デシカントロータ、２５：バイパス路、２６：流量調整部、２７：デシカントロータ、２８：遮蔽部材、２９、３０：空間、３１：吸込み部、３２：吹出し部

Claims (1)

1. 屋内に外気を送る給気路及び該屋内の内気を排出する排気路を有して、前記屋内を換気するデシカント換気扇において、
   前記給気路内に前記外気を取り込む送風機と、
   前記給気路内から前記排気路内に水分を移動するデシカントロータＡと、
   前記給気路内の前記外気の流れに沿って、前記デシカントロータＡの下流側に設けられ、該外気の温度を低下させる冷却手段と、
   前記給気路内の前記外気の流れに沿って、前記冷却手段の下流側に設けられ、該外気に水分を与えて温度を低下させるデシカントロータＢとを備え、
   前記送風機は、前記給気路内の前記冷却手段と前記デシカントロータＢの間に配されることを特徴とするデシカント換気扇。

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