JP2005291617A - 換気式熱交換器 - Google Patents

Abstract

【課題】
外気及び内気の温湿度条件に応じて、常に空調負荷を抑えることのできる換気式熱交換器を提供することを課題とする。
【解決手段】
本発明の換気式熱交換器は、内気および外気を熱交換素子１０を介して間接交流させることのできる換気式熱交換器であって、それ自体の潜熱交換効率或いは顕熱交換効率が互いに相違した複数の熱交換素子１０からなる熱交換素子群１と、この熱交換素子群１から選択した少なくともいずれかの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換える素子切換手段２と、を具備することを特徴とする。また、前記熱交換素子群１は、顕熱交換を主として行なう顕熱交換素子１１と、潜熱交換を主として行なう潜熱交換素子１２と、を少なくとも具備するものとしてもよい。
【代表図】 図２

Description

本発明は、顕熱或いは潜熱交換を行なう換気式熱交換器に関するものである。

熱交換素子を備えた換気式熱交換器は、熱交換素子を中心にして、新鮮空気である外気の流入路及び流出路、並びに、汚染空気である内気の流入路及び流出路の四路を有してなる。第一種換気を行いながら外気と内気とからなる２種類の空気を熱交換素子にて熱交換し、これによって温湿度に関する空調負荷を抑えるものである。この熱交換素子は、複数枚の熱交換膜を所定の間隔を開けて積層してなり、この積層間隔毎に外気と内気とを交互に流通させることで、熱交換膜を介して外気と内気を交流させ、もって外気及び内気の全熱（すなわち顕熱及び潜熱）交換を行うものである。

この換気式熱交換器に関して、従来、外気および内気それぞれの流入路と流出路とに、熱交換素子をバイパスするバイパス経路を設けたものが存在する。（例えば、特許文献１参照）。２種の換気空気をバイパス経路に切り換えることで、熱交換素子で交流することなく換気が行なわれる。これにより、例えば外気の温度が冷房中の室内温度よりも低い場合には、熱交換素子で交流するよりも空調負荷を抑えることができる。

しかし、前記従来の換気式熱交換器では、換気動作において、１種類の熱交換のオン・オフ切換えしか行なうことが出来ない。このため、外気及び内気の温湿度条件によっては、空調負荷を効率的に抑えることのできない場合があった。
特開平５−３２２２５４号公報

そこで、本発明は、外気及び内気の温湿度条件に応じて、常に空調負荷を抑えることのできる換気式熱交換器を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、以下（１）ないし（６）の手段を採用するものとしている。

（１）すなわち、本発明の換気式熱交換器は、内気および外気を熱交換素子１０を介して間接交流させることのできる換気式熱交換器であって、それ（熱交換素子１０）自体の潜熱交換効率或いは顕熱交換効率が互いに相違した複数の熱交換素子１０からなる熱交換素子群１と、この熱交換素子群１から選択した少なくともいずれかの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換える素子切換手段２と、を具備することを特徴とする。

このようなものであれば、素子切換手段２によって、任意の潜熱交換効率或いは顕熱交換効率となるように、いずれか又は複数の熱交換素子１０を選択して間接交流路とすることができる。これにより、顕熱交換効率及び潜熱交換（調湿）効率の異なる複数パターンの熱交換を行なうことが可能となり、併用する空調機の空調負荷を効率よく低減させることができる。

ここで、外気及び内気とは、それぞれ室外及び室内からの各空気をいう。

また、本発明における間接交流（及び間接交流路）とは、それぞれ異なる流路の２種の空気が、それぞれ通気し合うことなく、熱交換素子の熱交換膜を介してのみ交流すること（及びこのように間接交流する流路）をいう。

熱交換素子の主要部を構成する熱交換膜は通気性に乏しいため、熱交換膜で遮られた２種の空気はたがいに通気し合うことなく、それぞれの流路を通る。よって２種の空気は、直接交流するものではない一方で、熱交換膜を介して間接的に交流するものである。間接的に交流することで、通気せずに熱交換を行うことができる。

（２）また、前記熱交換素子群１は、顕熱交換を主として行なう顕熱交換素子１１と、潜熱交換を主として行なう潜熱交換素子１２と、を少なくとも具備するものとしてもよい。このとき、前記素子切換手段２は、前記顕熱交換素子１１及び潜熱熱交換素子１２のうち一方或いは双方を、２種の空気の間接交流路とする状態へ切り換えたり、或いはいずれも間接交流路としない状態に切り換えたりすることができる。

このようなものであれば、全熱のうち顕熱交換のみを主に行なうか、潜熱交換のみを主に行なうか、或いは顕熱及び潜熱の双方の熱交換を行なうかを選択することができ、熱交換に関する細かな空調管理要求に、容易に応えることができる。

ここで、顕熱交換素子１１について“顕熱交換を主として行う”とは、潜熱交換効率（潜熱交換効率）が乏しく且つ顕熱交換効率（顕熱交換効率）が有効値以上であることをいう。また、潜熱交換素子１２について“潜熱交換を主として行う”とは、顕熱交換効率（顕熱交換効率）が乏しく且つ潜熱交換効率（潜熱交換効率）が所定値以上である）ことをいう。

（３）また、“外気及び内気の各流路が間接交流せず前記熱交換素子群１を迂回する”ように各流路を切り換えることのできる、素子迂回手段３を具備すると共に、前記素子切換手段２が、前記熱交換素子群１から選択したいずれか一のみの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換えるものとしてもよい。

このようなものであれば、素子迂回手段によって外気及び内気の熱交換を行なわずに第一種換気のみを行なう状態とすることもできる。このような状態は、例えば、外気の温度が、室内の温度より低いときに選択することが好ましい。換気をしながら各空調機の動力を低減することができ、空調管理の省エネルギー化が可能となる。

またこのような素子切換手段２であれば、換気風量一定のまま熱交換素子１０を容易に切り換えることが可能となる。

（４）また、前記（２）の潜熱交換素子１２は、厚さ方向に複数の透湿孔１２１ｈを設けた発泡プラスチック断熱材１２１と、この透湿孔１２１ｈを覆うように設けた親水性有機高分子膜１２２と、からなる潜熱交換膜１２Ｆを有し、この潜熱交換膜１２Ｆで潜熱交換を行なうものであることが好ましい。

このようなものであれば、極めて潜熱交換効率に優れた潜熱交換膜となる。

（５）或いは、本発明の換気式熱交換器は、外気と内気とを熱交換素子１０を介して間接交流させることのできるものであって、内気を（室外へ）排気する換気排出路Ｅｖと外気を（室内へ）給気する換気取込路Ｓｖとが熱交換素子１０にて間接交流してなる交換気流路ｖと、内気循環路Ｉｃと外気循環路Ｏｃとが熱交換素子１０にて間接交流してなる循環気流路ｃと、を相互に切り換えることができるものとした流路切換手段４を具備することを特徴とする。

このようなものであれば、流路切換手段によって循環器流路とすることで、換気を行なわず熱交換のみを行なう状態とすることができる。

（６）前記流路切換手段４は、熱交換素子１０を通過した外気及び内気のそれぞれの排出先を、室内或いは室外のうち選択したそれぞれへと振り分けるように切り換えるものであることが好ましい。

このようなものであれば、外気及び内気が間接交流した後の排出先のみを切り換えるので、流路切換手段の切換え動作によっても熱交換の流路の圧力損失が変化しにくいものとなり、熱交換素子は安定した熱交換効率を発揮しうる。

本発明は、上述のような構成としたことで、外気及び内気の温湿度条件に応じて、常に空調負荷を抑えることのできる換気式熱交換器を容易に得ることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例として示す図面（図１ないし図８）と共に説明する。図１及び図２は、素子切換手段２による各切換状態（ａ）ないし（ｄ）を説明する斜視説明図であり、それぞれ（ａ）は潜熱交換素子１１を交流路とし、（ｂ）は顕熱交換素子１２を交流路とし、（ｃ）は全熱交換素子１３を交流路とし、（ｄ）は非熱交換素子３４を交流路とする状態を示す。

図３及び図４は、それぞれ図１および図２の（ｃ）の状態を示す平面視説明図である。図５及び図６は、それぞれ図１及び図２における断面視説明図である。

図１ないし図６のうち図１、図３および図５は、換気排出路Ｅｖと換気取込路Ｓｖとからなる交換気流路ｖ（ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）の流路系であり、一方、図２、図４および図６は、内気循環路Ｉｃと外気循環路Ｏｃとからなる循環気流路ｃ（circulation ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）の流路系である。それぞれの流路系は、流路切換手段４によって切り換えられる。

また、図７は、熱交換素子群２を構成する複数の熱交換素子１０のうち一の熱交換素子１０を示す斜視外観図である。図８は、このうち潜熱交換素子１２の潜熱交換膜１２Ｆの構造を説明する断面視説明図である。

本発明の換気式熱交換器は、内気および外気を熱交換素子１０を介して間接交流させることのできるものである。この間接交流によって、内気及び外気を互いに通気させることなく、熱交換することができる。

そして本発明の換気式熱交換器は、複数の熱交換素子１０からなる熱交換素子群１と、この熱交換素子群１から選択したいずれか一または複数の熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換える素子切換手段２と、を具備することを特徴とする。

（熱交換素子１０）
複数の熱交換素子１０は、それぞれの潜熱交換効率或いは顕熱交換効率が互いに相違してなる。潜熱交換効率或いは顕熱交換効率の少なくともいずれかが相違すればよい。

ここで、潜熱交換効率とは空気中の水蒸気の移行率のことであり、室内外空気の絶対湿度から計算した値をいう。また顕熱交換効率とは、室内外の空気温度から計算した値をいう。

複数の熱交換素子１０の好ましい態様のひとつとして、実施例においては顕熱交換を主として行なう顕熱交換素子１１と、潜熱交換を主として行なう潜熱交換素子１２と、顕熱及び潜熱の双方の熱交換（本発明において全熱交換という）を行なう全熱交換素子１３と、を具備する。このうち、少なくとも顕熱交換素子１１と潜熱交換素子１２とを具備したものであればよく、全熱交換素子１３を具備しないもの、或いは他の熱交換素子１０を具備したものでもよい。

それぞれの熱交換素子１０は、熱交換膜１０Ｆと、熱交換膜１０Ｆ上に固定されて熱交換膜１０Ｆ同士の間隔を維持するスペーサー１０Ｓと、を交互に積層してなる。これにより、複数枚の熱交換膜１０Ｆが等間隔に並設され、この各熱交換膜１０Ｆ間の各層にスペーサー１０Ｓが固定される。

熱交換膜１０Ｆは、それ自体の表面及び裏面を流通する２種の空気の、潜熱及び顕熱を交換するものである。具体的には、多数枚の熱交換膜１０Ｆを積層し、それぞれの熱交換膜間へ交互に外気と内気とを流通させる。これにより、熱交換膜１０Ｆを介してそれぞれの熱交換膜１０Ｆ間へ交互に流通する外気と内気との全熱（潜熱及び顕熱）交換、或いは潜熱、顕熱のいずれかを主とした熱交換を行う。積層により隣り合う熱交換膜１０Ｆ同士の並設間隔は、１．５ないし２．０ｍｍ、さらには１．７ｍｍ程度であることが、高熱交換効率及び低圧力損失のために好ましい。

スペーサー１０Ｓは、熱交換膜上において、互いに並行となるように並列固定される、複数本の突条からなる。並設する熱交換膜同士の間隔を維持すると同時に、並行な複数本の線固定によって、換気式熱交換器の形状を保持するものであり、また、換気空気の流れ方向を誘導するものである。

また、スペーサー１０Ｓの平面視並列固定角度を、熱交換膜間のひとつおきの層においてそれぞれ略一定角度とすると共に、残りの熱交換膜間の各層において、それぞれを異なる一定角度としている。これにより、室内空気と室外空気とが、熱交換膜間の各層において、それぞれ異なる並列固定角度に誘導される。平面視においては、室内空気と室外空気とが流通方向がある角度で交差する。この熱交換空気同士の交差角度が大きいほど、熱交換効率が高いものとなる。実施例では、いずれも隣り合う各層の交差角度を略９０度としている。

尚、本発明の各熱交換膜１０Ｆ間に並列固定されるスペーサー１０Ｓとしては、厚さ方向へ段層した複数本のホットメルトビードを固化接着してなる突条を、複数本用いる。

ホットメルトビードとは、常温を超えた融点で粘性溶融したホットメルト樹脂（熱溶融樹脂）を抽出してなる線（ビード）状体である。このホットメルト樹脂は、スペーサー１０Ｓの材質であり、常温にて硬質又は中硬質固化する。

（顕熱交換素子１１）
顕熱交換素子１１は、潜熱交換効率が乏しく且つ顕熱交換効率が有効値以上である。具体的には例えば、室内外の空気温度から計算した交換効率が少なくとも５０％以上、好ましくは６０％以上のものであり、このとき潜熱の交換がないものが好適である。

顕熱交換素子１１は、顕熱交換膜１１Ｆ（図示せず）で顕熱交換を行なうものである。顕熱交換素子の材質は、金属を主成分とすることが望ましい。

（潜熱交換素子１２）
潜熱交換素子１２は、潜熱交換効率（潜熱交換効率）が所定値以上であり且つ顕熱交換効率（顕熱交換効率）が有効値未満である。具体的には例えば、室内外空気の絶対湿度から計算した潜熱交換効率が少なくとも２０％以上、好ましくは６０％程度以上であり、且つこのとき、顕熱交換効率が少なくとも５０％程度未満、好ましくは３０％程度未満で十分小さいものが好適である。

潜熱交換膜１２Ｆは、実施例では、厚さ方向に複数の透湿孔１２１ｈを設けた発泡プラスチック断熱材１２１と、この透湿孔１２１ｈを覆うように設けた親水性有機高分子膜１２２と、からなる。

発泡プラスチック断熱材１２１は、独立気泡を有する硬質或いは中硬質プラスチックフォームである。

透湿孔１２１ｈは、発泡プラスチック断熱材１２１の広さ方向に略均等に複数個、厚さ方向を透湿路として貫通して設けられる。

親水性有機高分子膜１２２は、この透湿孔１２１ｈを覆うように設けられる。親水性有機高分子膜１２２の材質は、スルフォン酸ポリマーを主成分としてなる。実施例では、このスルフォン酸ポリマーを、不織布の表裏両面から含浸させ、更に、その製膜した一表面のみ薄膜コーティングしてなるものとしている。

実施例１の全熱交換膜１は、親水性有機高分子膜を、全熱交換を行なう合成樹脂として定着してなる。全熱交換を行なう合成樹脂は、具体的には、下記一般式〔化１〕に示す三元共重合体の親水性スルフォン化ポリマーの構造を有するものである。

この三元共重合体の親水性スルフォン化ポリマーは、具体的には５０〜３０重量％のオレフィンモノマーたるエチレンと、５０〜７０重量％のアリルビニルモノマーたるスチレンとを有してなるエチレン・スチレン・ランダム共重合体を主成分とする。そして、前記親水性スルフォン化ポリマーからなる電解質膜は、高透湿性であって潜熱交換効率が高いものであり、全熱交換効率が高いものである。すなわち、本発明の前記電解質膜はそのミクロ構造の親水性イオンチャンネル内の水分拡散により、従来には無い非常に高い高透湿性（約７５％の熱交換効率）を有するものである。

全熱交換素子１３は、潜熱及び顕熱を同時に交換する全熱交換膜１３Ｆを有してなる。全熱交換素子１３は、全熱交換膜１３Ｆ（図示せず）で全熱交換を行なうものである。

（素子切換手段２）
そして、素子切換手段２は、実施例においては換気する２種の空気の間接交流路を、前記熱交換素子群１から選択したいずれか一のみの熱交換素子１０とする、単独選択状態へと切り換えることのできるものとしている。

素子切換手段２は、少なくともいずれかの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換えるものであればよく、他に、間接交流路を前記熱交換素子群１から選択した複数の熱交換素子１０の組み合わせとする、複数選択状態と切り換えることのできるものとしてもよい。なお、後述の迂回素子手段３によって、熱交換素子群１からひとつも選択しない非選択状態へと切り換えることもできる。

実施例における素子切換手段２は、具体的には、熱交換素子群１を構成する複数の熱交換素子１０のうち、選択した少なくともいずれかの熱交換素子１０において、内気及び外気の取り込み口を覆うことのできる自動ダンパーを設けてなる。

この自動ダンパーは、実施例では、内気及び外気の各取り込み口を覆う二つ折りの板状体からなる。それぞれの熱交換素子における内気及び外気の各取り込み口で折曲角度を変えて連動し、共に開状態となるか、或いは共に閉状態となる。

実施例では、顕熱交換素子１１、潜熱熱交換素子１２、全熱交換素子１３のそれぞれの各取り込み口を覆う第一、第二、第三の３つの自動ダンパー１１ｄ、１２ｄ、１３ｄからなる。また、次述の素子迂回手段３たる非熱交換素子３４の取り込み口を覆う第四の自動ダンパー３４ｄ（４つ目の自動ダンパー）も同様の構成となっている。

この第一、第二、第三、第四の自動ダンパー１１ｄ、１２ｄ、１３ｄ、３４ｄは、センサーによって、表１のようにして自動的に作動する。

以下、各作動状態を説明する。

第一の自動ダンパー１１ｄのみが開状態となる場合を詳述する。換気を行なう冷房条件下、及び換気を行なわない暖房条件下においては、内気温度が外気温度より低く、且つ内気絶対湿度が外気絶対湿度より高い場合である。一方、換気を行なう暖房条件下および換気を行わない冷房条件下においては、内気温度が外気温度より高く、且つ内気絶対湿度が外気絶対湿度より低い場合である。第一の自動ダンパー１１ｄは、センサーによって検知され、開状態となるように自動的に作動し、これと共に、第二、第三、第四の自動ダンパー１２ｄ、１３ｄ、３４ｄは自動的に閉状態へと作動する。

第二の自動ダンパー１２ｄのみが開状態となる場合を詳述する。換気を行なう冷房条件下、及び換気を行なわない暖房条件下においては、内気温度が外気温度より高く、且つ内気絶対湿度が外気絶対湿度より低い場合である。一方、換気を行なう暖房条件下および換気を行わない冷房条件下においては、内気温度が外気温度より低く、且つ内気絶対湿度が外気絶対湿度より高い場合である。第二の自動ダンパー１２ｄはセンサーによって検知され、開状態となるように自動的に作動し、これと共に、第一、第三、第四の自動ダンパー１１ｄ、１３ｄ、３４ｄは自動的に閉状態へと作動する。

第三の自動ダンパー１３ｄのみが開状態となる場合を詳述する。換気を行なう冷房条件下、及び換気を行なわない暖房条件下においては、内気温度および内気絶対湿度が、共に外気温度および外気絶対湿度より低い場合である。一方、換気を行なう暖房条件下および換気を行わない冷房条件下においては、内気温度および内気絶対湿度が、共に外気温度および外気絶対湿度より高い場合である。第三の自動ダンパー１３ｄはセンサーによって検知され、自動的に開状態へと作動し、これと共に、第一、第二、第四の自動ダンパー１１ｄ、１２ｄ、３４ｄは自動的に閉状態へと作動する。

第四の自動ダンパー３４ｄのみが開状態となる場合を詳述する。換気を行なう冷房条件下、及び換気を行なわない暖房条件下においては、内気温度および内気絶対湿度が、共に外気温度および外気絶対湿度より高い場合である。一方、換気を行なう暖房条件下および換気を行わない冷房条件下においては、内気温度および内気絶対湿度が、共に外気温度および外気絶対湿度より低い場合である。第四の自動ダンパー３４ｄもまた、センサーによって開状態となるように自動的に作動し、これと共に、第一、第二、第三の自動ダンパー１１ｄ、１２ｄ、１３ｄは自動的に閉状態へと作動する。

（素子迂回手段３）
素子迂回手段３は、外気及び内気の各流路が間接交流せず、前記熱交換素子群１を迂回するように、外気及び内気の各流路を切り換えることのできるものである。具体的には、熱交換素子群１に、熱交換を行なわない非熱交換素子３４を併設してなる。そして、この非熱交換素子３４において、内気及び外気の取り込み口を覆うことのできる自動ダンパー３４ｄを設けている。

他に、換気排出路Ｅｖ及び換気取込路Ｓｖのそれぞれに、いずれも熱交換素子を迂回させた排気迂回路及び給気迂回路を設けたものとしてもよい。また、外気循環路Ｏｃ及び内気循環路Ｉｃのそれぞれに、いずれも熱交換素子を迂回させた外気迂回路及び内気迂回路を設けたものとしてもよい。排気迂回路と給気迂回路との双方、または、外気迂回路と内気迂回路との双方には、共に閉状態或いは共に開状態となる自動ダンパーを設けてなる。

この自動ダンパーは、実施例において４つ目の自動ダンパーであり、冷房条件下で外気の温度及び絶対湿度が共に内気より低い場合や、暖房条件下で外気の温度及び絶対湿度が共に内気より高い場合に、これをセンサーが検知することによって作動する。

（流路切換手段４）
本発明の換気式熱交換器は、内気を（室外へ）排気する換気排出路Ｅｖと外気を（室内へ）給気する換気取込路Ｓｖとが熱交換素子１０にて間接交流してなる交換気流路ｖ（ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）と、
内気循環路Ｉｃと外気循環路Ｏｃとが熱交換素子１０にて間接交流してなる循環気流路ｃ（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）と、を相互に切り換えることができるものとした流路切換手段４を具備することを特徴とする。

流路切換手段４は、交換気流路ｖと循環気流路ｃとを相互に切り換えることができ、切り換えによっていずれかの任意の流路にすることができるものである。

つまり、流路切換手段４は、還気路ＲＡおよび外気路ＯＡの各連通先である排気路ＥＡ、給気路ＳＡを、それぞれ互いに交換するように繋ぎ換えて、それぞれの連通先を給気路ＳＡ、排気路ＥＡへと相互に切り換えるものである。実施例では、熱交換素子１０を通過した外気及び内気のそれぞれの排出先を、室内或いは室外のうち選択したそれぞれへと振り分けるように切り換え可能とする。

排出先の切換えは、２流路が熱交換素子群又は非熱交換素子を通過した直後における、排出接続の相互の繋ぎ換えによって行なわれる。具体的には、熱交換素子通過後において、室内給気路と室外排気路とを相互に繋ぎ換えるか、或いは熱交換素子通過前において、外気（新鮮空気）路と還気路とを相互に繋ぎ換えてなる。実施例では、内気及び外気それぞれが熱交換素子１０を通過した直後において、チャンバーｍを設けてなる。各チャンバーｍは、それぞれ給気路ＳＡ、排気路ＥＡの双方に連通する。これと共に、各連通路にはそれぞれ給気路連通ダンパー、排気路連通ダンパーを設けている。各連通ダンパーは、一方の開状態と他方の閉状態とが連動することによって、室内への給気路ＳＡと室外への排気路ＥＡとを相互に繋ぎ換えるものとしている。

実施例では、顕熱交換素子１１、潜熱熱交換素子１２、全熱交換素子１３、および非熱交換素子３４のそれぞれの各吐出し口を取り纏めて覆う内気チャンバーＩｍと、外気チャンバーＯｍとからなる。以下、各連通ダンパーの連動動作について詳述する。

給気路ＳＡに連通する内気チャンバーＩｍの給気路連通ダンパーＩＳｄが閉状態のとき、連動して外気チャンバーＯｍの給気路連通ダンパーＯＳｄが開状態となり、且つ、内気チャンバーＩｍの排気路連通ダンパーＩＥｄが開状態となると共に、連動して外気チャンバーＯｍの排気路連通ダンパーＯＥｄが閉状態となる。このとき、外気路ＯＡと給気路ＳＡ、還気路ＲＡと排気路ＥＡがそれぞれ連通されて、交換気流路ｖが形成される（図３）。

一方、給気路ＳＡに連通する内気チャンバーＩｍの給気路連通ダンパーＩＳｄが開状態のとき、連動して外気チャンバーＯｍの給気路連通ダンパーＯＳｄが閉状態となり、且つ、内気チャンバーＩｍの排気路連通ダンパーＩＥｄが閉状態となると共に、連動して外気チャンバーＯｍの排気路連通ダンパーＯＥｄが開状態となる。このとき、還気路ＲＡと給気路ＳＡ、外気路ＯＡと排気路ＥＡがそれぞれ連通されて、循環気流路ｃが形成される（図４）。

先ず、交換気流路ｖ（ｅｘｃｈａｎｇｅ ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）について説明する。流路切換手段４は、交換気流路ｖへ切り換えることができる。

交換気流路ｖは、外気すなわち室外の新鮮空気と、内気すなわち室内の汚染空気とを第一種換気する流路である。外気を室内へ取り込む換気取込路Ｓｖと、内気を室外へ排出する換気排出路Ｅｖとが、熱交換素子で間接的に交流してなる。或いは、素子迂回手段３によって、選択により間接交流せずになるものとすることもできる。熱交換素子で間接交流することで、熱交換を行ないながら換気を行なうことができ、交流しないことで、熱交換を行なわずに換気を行なうことができる。

換気取込路Ｓｖは、室外空気たる新鮮空気を室内へ取込んで供給する流路である。具体的には、連通した室外から外気を取り込む外気（新鮮空気）路ＯＡと、この取り込んだ外気を連通した室内へ供給する給気路ＳＡとが、熱交換素子１０を境として繋がってなる。

換気排出路Ｅｖは、室内空気たる汚染空気を室外へ排出する流路である。具体的には、連通した室内から内気を取り込む還気路ＲＡと、この取り込んだ内気を連通した室外へ排出する排気路ＥＡとが、熱交換素子１０を境として繋がってなる。

次に、循環気流路ｃ（ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ａｉｒ ｅｘｈａｕｓｔ ｃｈａｎｎｅｌ）について説明する。排出路切換手段４は、熱交換膜の前または後のいずれかの箇所で２流路の接続を相互に繋ぎかえることで、前記交換気流路ｖから循環流路ｃへと切り換えることができる。

循環流路ｃは、室外の新鮮空気と室内の汚染空気とを換気せずに熱交換だけを行なう流路であり、室外循環路と室内循環路とが熱交換素子で間接的に交流してなる。

給気路は、室外空気を室内へ供給する流路である。連通した室外から外気を取り込む外気（新鮮空気）路と、この取り込んだ外気を連通した室内へ供給する室内給気路とが、熱交換素子を介して繋がってなる。

排気路は、室内空気を室外へ排気する流路である。連通した室内から内気を取り込む還気路と、この取り込んだ内気を連通した室外へ排出する室外排気路とが、熱交換素子を介して繋がってなる。

このようにして得られた実施例の換気式熱交換器は、効率のよい熱交換を行いながら常に第一種換気を行うことができるため、あらゆる外気及び内気の温湿度条件の組み合わせにおいて、室内空気の汚染を防ぎながら他の空調機の空調負荷を低減することができる。さらに、換気を行わずに熱交換のみを行なうこともできるので、換気不要の状態でも他の空調機の空調負荷を低減することもできる。

その他、各部の具体的な構成は、上述した実施例に限定されるものでなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

本発明の換気式熱交換器は、総合空気調和機としても利用できる。また、ダクトや噴出し口を含む熱交換空調システムとしても利用できる。

本発明の交換気流路ｖの流路系での各切換状態を説明する斜視説明図である。 本発明の循環気流路ｃの流路系での各切換状態を説明する斜視説明図である。 図１の（ｃ）の状態を示す平面視説明図である。 図２の（ｃ）の状態を示す平面視説明図である。 図１における状態を示す断面視説明図である。 図２における状態を示す断面視説明図である。 熱交換素子群２を構成する複数の熱交換素子１０のうち一の熱交換素子１０を示す斜視外観図である。 潜熱交換素子１２の潜熱交換膜１２Ｆの構造を説明する断面視説明図である。

符号の説明

１ 熱交換素子群
１０ 熱交換素子
１１ 顕熱交換素子
１２ 潜熱交換素子
１２Ｆ 潜熱交換膜
１２１ 発泡プラスチック断熱材
１２１ｈ 透湿孔
１２２ 親水性有機高分子膜
２ 素子切換手段
３ 素子迂回手段
４ 流路切換手段
ｖ 換気流路
Ｅｖ 換気排出路
Ｓｖ 換気取込路
ｃ 循環気流路
Ｉｃ 内気循環路
Ｏｃ 外気循環路

Claims (6)

1. 内気および外気を熱交換素子１０を介して間接交流させることのできる換気式熱交換器であって、潜熱交換効率或いは顕熱交換効率が互いに相違した複数の熱交換素子１０からなる熱交換素子群１と、この熱交換素子群１から選択した少なくともいずれかの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換える素子切換手段２と、を具備することを特徴とする換気式熱交換器。
2. 熱交換素子群１は、顕熱交換を主として行なう顕熱交換素子１１と、潜熱交換を主として行なう潜熱交換素子１２と、を少なくとも具備する請求項１記載の換気式熱交換器。
3. 外気及び内気の各流路が間接交流せず、前記熱交換素子群１を迂回するように各流路を切り換えることのできる素子迂回手段３を具備すると共に、素子切換手段２が、前記熱交換素子群１から選択したいずれか一のみの熱交換素子１０を外気及び内気の間接交流路とするように切り換えるものである請求項１又は２記載の換気式熱交換器。
4. 潜熱交換素子１２は、厚さ方向に複数の透湿孔１２１ｈを設けた発泡プラスチック断熱材１２１と、この透湿孔１２１ｈを覆うように設けた親水性有機高分子膜１２２と、からなる潜熱交換膜１２Ｆを有し、この潜熱交換膜１２Ｆで潜熱交換を行なうものである請求項２又は３記載の換気式熱交換器。
5. 外気と内気とを熱交換素子１０を介して間接交流させることのできるものであって、内気を排気する換気排出路Ｅｖと外気を給気する換気取込路Ｓｖとが熱交換素子１０にて間接交流してなる交換気流路ｖと、内気循環路Ｉｃと外気循環路Ｏｃとが熱交換素子１０にて間接交流してなる循環気流路ｃと、を相互に切り換えることができるものとした流路切換手段４を具備することを特徴とする換気式熱交換器。
6. 流路切換手段４が、熱交換素子１０を通過した外気及び内気のそれぞれの排出先を、室内或いは室外のうち選択したそれぞれへと振り分けるように切り換えるものである請求項５記載の換気式熱交換器。

Images