JP5381245B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、外気を吸い込んで室内に給気すると共に、室内の空気を吸い込んで屋外に排気する換気装置に関する。

室内の換気を行う換気装置として、外気を吸い込んで室内に給気すると共に、室内の空気を吸い込んで屋外に排気する換気装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような換気装置では、給気と排気のために２つのファン（羽根車）を有し、これら２つのファンが単一のファンモータで駆動される構成である。

特開２００７−２４４１５号公報

換気装置では、ファンモータの振動がファンに伝わり共振音が発生するという問題がある。特に、モータ振動とファンの固有振動数が一致したときに、大きな共振音が発生する。このため、１つのファンモータで２つのファンを駆動する構成では、２つのファンが同時に共振することで、共振音が更に大きくなるという問題があった。

本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、ファン駆動時の音のレベルを低減させることができる換気装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明の換気装置は、屋外から外気を吸い込んで室内へ吹き出す第１の空気の流れを発生させる第１のファンと、室内から空気を吸い込んで屋外へ排気する第２の空気の流れを発生させる第２のファンと、第１のファンと第２のファンを駆動する単一のモータとを備え、第１のファンと第２のファンは、モータの同軸上で上下に配置されると共に、第１のファンは、軸方向に沿った上部にファン吸込口が形成され、第２のファンは、軸方向に沿った上部にファン吸込口が形成され、第１のファンと第２のファンは、互いの固有振動数を異ならせる異なる材質で構成されるようにしたものである。

本発明の換気装置では、第１のファンと第２のファンの材質、あるいは材質と形状の双方を異ならせることで、固有振動数が一致しないようにして、同時に２つのファンが共振しないようにする。

本発明の換気装置では、ファンの共振を防ぐことができるので、ファン駆動時の音のレベルを低減することができる。

本実施の形態の熱交換型換気装置の一例を示す内部構成図である。 本実施の形態のファンの一例を示す破断斜視図である。 ファンの材質と音のレベルの関係を示すグラフである。 ファンの材質及び形状と音のレベルの関係を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の換気装置の実施の形態としての熱交換型換気装置について説明する。

＜本実施の形態の熱交換型換気装置の構成例＞
図１は、本実施の形態の熱交換型換気装置の一例を示す内部構成図である。本実施の形態の熱交換型換気装置１Ａは、本体部２とフロントパネル３を備える。熱交換型換気装置１Ａは、本体部２が建物の天井１００内に埋め込まれる形態で天井パネル１０１に取り付けられ、本体部２の下側にフロントパネル３が取り付けられる。

熱交換型換気装置１Ａは、屋外から外気ＯＡを吸い込んで室内へ給気ＳＡを吹き出す第１の空気の流れを発生させる第１のファンである給気ファン４ＳＡを本体部２に備える。また、熱交換型換気装置１Ａは、室内から還気ＲＡを吸い込んで屋外へ排気ＥＡを吹き出す第２の空気の流れを発生させる第２のファンである排気ファン４ＥＡを本体部２に備える。更に、熱交換型換気装置１Ａは、給気ファン４ＳＡで屋外から吸い込んだ外気ＯＡと排気ファン４ＥＡで室内から吸い込んだ還気ＲＡとの間で熱交換を行う熱交換素子５を本体部２に備える。

熱交換素子５は、給気側の熱交換風路を構成する素材と排気側の熱交換風路を形成する素材が、風路を直交する向きとして積層された直方体形状である。熱交換素子５では、給気側の熱交換風路と排気側の熱交換風路が、熱伝導性を有すると共に空気を通さない隔壁で仕切られ、給気側の熱交換風路を通る空気と排気側の熱交換風路を通る空気との間で熱交換される。

本体部２は、給気風路２０ＳＡと排気風路２０ＥＡを構成する風路形成部材６と、風路形成部材６が収容されるキャビネット７を備える。風路形成部材６は、給気ファンケース４０ＳＡと排気ファンケース４０ＥＡが、例えば発泡材で構成される。

給気ファンケース４０ＳＡは、給気ファン４ＳＡの軸方向に沿った上部にファン吸込口４２ＳＡが形成され、給気ファン４ＳＡの接線方向にファン吹出口４３ＳＡが形成される。排気ファンケース４０ＥＡは、排気ファン４ＥＡの軸方向に沿った上部にファン吸込口４２ＥＡが形成され、給気ファンケース４０ＳＡのファン吹出口４３ＳＡとは逆向きで、排気ファン４ＥＡの接線方向に図示されないファン吹出口が形成される。

ファンモータ４１Ｍは両軸のモータで、給気ファン４ＳＡが下側の軸に取り付けられ、排気ファン４ＥＡが上側の軸に取り付けられて、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡが同軸上に配置される。ファンモータ４１Ｍは、給気ファンケース４０ＳＡと排気ファンケース４０ＥＡを仕切る仕切り板６０に取り付けられる。

本体部２の内部には、風路形成部材６とキャビネット７により、ファン吸込口４２ＳＡから吸い込まれた空気がファン吹出口４３ＳＡから吹き出される給気風路２０ＳＡが形成される。また、ファン吸込口４２ＥＡから吸い込まれた空気が図示されないファン吹出口から吹き出される排気風路２０ＥＡが形成される。

キャビネット７は、下面が開口した直方体形状を有し、樹脂材料で例えば一体に形成される。キャビネット７は、給気風路２０ＳＡの吸込側とつながる外気吸込口７０ＯＡと、排気風路２０ＥＡの吹出側とつながる図示されない排気吹出口が、長手方向の一方の側面にそれぞれ開口を設けて形成される。また、キャビネット７は、給気風路２０ＳＡの吹出側とつながる給気吹出口７０ＳＡが、長手方向の他方の側面に開口を設けて形成される。

熱交換型換気装置１Ａは、風路形成部材６と押さえ板金７１との間に押さえ部材７２を挟み込む形態で、キャビネット７の下面に押さえ板金７１が取り付けられる。キャビネット７に押さえ板金７１が取り付けられた本体部２には、風路形成部材６とキャビネット７と押さえ部材７２によって熱交換素子５が支持される。また、熱交換素子５とつながる還気吸込口７０ＲＡが、キャビネット７の側面と押さえ板金７１との間の隙間によって形成される。

熱交換型換気装置１Ａでは、キャビネット７の一部を空気の流れに沿って傾斜させて、給気風路２０ＳＡの一部と排気風路２０ＥＡの一部を構成している。また、押さえ部材７１の一部を空気の流れに沿って傾斜させて、給気風路２０ＳＡの一部を構成している。

熱交換型換気装置１Ａは、キャビネット７の下面の開口部が、強度がある金属の板材で形成される押さえ板金７１で覆われることで、ビビリ音等と称される騒音の発生が抑制される。

熱交換型換気装置１Ａは、外気吸込口７０ＯＡにＯＡダクトジョイント７３ＯＡが取り付けられ、図示しない排気吹出口にＥＡダクトジョイントが取り付けられる。また、熱交換型換気装置１Ａは、給気吹出口７０ＳＡに複数のＳＡダクトジョイント７３ＳＡが取り付けられる。これらダクトジョイントは、取付金具７４等によってキャビネット７に取り付けられる。なお、熱交換素子５を通さずに排気を行う副吸込口を備えても良い。

熱交換型換気装置１Ａは、給気ファン４ＳＡで吸い込まれる外気ＯＡを清浄するＯＡフィルタ８を備える。ＯＡフィルタ８は、外気吸込口７０ＯＡの内側の本体部２に縦向きに取り付けられ、フロントパネル３に設けられた図示しない着脱口カバーを開けることで、上下方向の移動で本体部２に対して着脱が行われる。

熱交換型換気装置１Ａは、排気ファン４ＥＡで吸い込まれる還気ＲＡを清浄するＲＡフィルタ９を備える。ＲＡフィルタ９は、フロントパネル３に形成された吸込グリル３０の内側に着脱可能に取り付けられる。フロントパネル３は、吸込グリル３０が開閉可能に構成され、吸込グリル３０を開閉することで、ＲＡフィルタ９の着脱が行われる。

＜本実施の形態のファンの構成例＞
図２は、本実施の形態のファンの一例を示す破断斜視図であり、次に、図１と図２を参照して、給気ファン及び排気ファンの詳細について説明する。給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡは、ファンモータ４１Ｍの軸に取り付けられる軸穴部４４ａと、空気の流れを発生させる羽根部４４ｂと、軸穴部４４ａと羽根部４４ｂを繋ぐコーン部４４ｃを備える。コーン部４４ｃには、空気が通る空気抜き穴４４ｄを備えても良い。

熱交換型換気装置１Ａでは、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡが異なる材質で構成される。また、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡを同じ材質で形状を異ならせても良い。あるいは、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡを異なる材質で形状を異ならせても良い。ファンの形状を異ならせる例としては、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの直径Ｄを異ならせても良い。また、コーン部４４ｃの形状や肉厚を異ならせても良い。更に、羽根部４４ｂの高さを異ならせても良い。空気抜き穴４４ｄが備えられている構成では、空気抜き穴４４ｄの形状を異ならせても良い。

熱交換型換気装置１Ａは、図１に示すように、単一のファンモータ４１Ｍで給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡが駆動される。給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの材質を異ならせると、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの固有振動数を異ならせることができる。これにより、ファンモータ４１Ｍの振動と、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡが同時に共振することを防ぐことができ、共振音のレベルを抑えることができる。

また、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの形状を異ならせることでも、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの固有振動数を異ならせることができ、共振音のレベルを抑えることができる。

＜実施例＞
図３は、ファンの材質と音のレベルの関係を示すグラフである。図３に実線で示す実施例１では、給気ファン４ＳＡの材質を第１例のポリフェニレンエーテルＰＥＥ（１）とし、排気ファン４ＥＡの材質をポリプロピレンＰＰとした。

図３に二点鎖線で示す実施例２では、給気ファン４ＳＡの材質を第２例のポリフェニレンエーテルＰＥＥ（２）とし、排気ファン４ＥＡの材質をポリプロピレンＰＰとした。

図３に破線で示す比較例１は、給気ファン４ＳＡの材質と排気ファン４ＥＡの材質を共にポリプロピレンＰＰとした。

図３に示すように、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの材質を異ならせると、同じ材質の場合と比較して、所望の回転数領域で、約５〜１０ｄＢ程度、音のレベルを低減させることができることが判る。

図４は、ファンの材質及び形状と音のレベルの関係を示すグラフである。図４に実線で示す実施例３では、給気ファン４ＳＡの材質をポリプロピレンＰＰとし、排気ファン４ＥＡの材質をポリフェニレンエーテルＰＥＥとした。また、給気ファン４ＳＡの直径をφ２２０（ｍｍ）、排気ファン４ＥＡの直径をφ２００（ｍｍ）として、給気ファン４ＳＡの直径を排気ファン４ＥＡの直径より大きくした。更に、給気ファン４ＳＡの高さＨを４９（ｍｍ）、排気ファン４ＥＡの高さＨを５０（ｍｍ）として、給気ファン４ＳＡの高さを排気ファン４ＥＡの高さより低くした。

図４に二点鎖線で示す実施例４では、給気ファン４ＳＡの材質と排気ファン４ＥＡの材質を共にポリプロピレンＰＰとした。また、給気ファン４ＳＡの直径をφ２２０（ｍｍ）、排気ファン４ＥＡの直径をφ２００（ｍｍ）として、給気ファン４ＳＡの直径を排気ファン４ＥＡの直径より大きくした。更に、給気ファン４ＳＡの高さＨを４９（ｍｍ）、排気ファン４ＥＡの高さＨを５０（ｍｍ）として、給気ファン４ＳＡの高さを排気ファン４ＥＡの高さより低くした。

図４に破線で示す比較例２では、給気ファン４ＳＡの材質と排気ファン４ＥＡの材質を共にポリプロピレンＰＰとした。また、給気ファン４ＳＡの直径と排気ファン４ＥＡの直径を共にφ２２０（ｍｍ）とした。更に、給気ファン４ＳＡの高さＨと排気ファン４ＥＡの高さＨを共に４９（ｍｍ）とした。

図４に示すように、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの形状、本例では直径と高さを異ならせると、同じ形状の場合と比較して、所望の回転数領域で、約５〜１０ｄＢ程度、音のレベルを低減させることができることが判る。特に、実施例３のように、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの材質と形状を異ならせると、同じ材質及び形状の場合と比較して、所望の回転数領域で、最大で約１５ｄＢ程度、音のレベルを低減させることができることが判る。

＜本実施の形態の熱交換型換気装置の動作例＞
熱交換型換気装置１Ａは、給排気が機械換気で行われる第１種換気システムを構成し、所定時間で建物の空気が入れ替えられる換気風量で２４時間（常時）連続運転される。すなわち、熱交換型換気装置１Ａでは、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡが、所定の換気風量が得られる回転数で駆動される。

熱交換型換気装置１Ａは、ファンモータ４１Ｍで給気ファン４ＳＡが駆動されると、給気風路２０ＳＡにおいてファン吸込口４２ＳＡから空気が吸い込まれ、ファン吸込口４２ＳＡから吸い込まれた空気がファン吹出口４３ＳＡから吹き出される。

また、熱交換型換気装置１Ａは、ファンモータ４１Ｍで排気ファン４ＥＡが駆動されると、排気風路２０ＥＡにおいてファン吸込口４２ＥＡから空気が吸い込まれ、ファン吸込口４２ＥＡから吸い込まれた空気が図示しないファン吹出口から吹き出される。

これにより、熱交換型換気装置１Ａでは、図示しない建物外壁の屋外グリルから吸込ダクトを通り給気風路２０ＳＡへ外気ＯＡが吸い込まれる。給気風路２０ＳＡへ吸い込まれた外気ＯＡは、ＯＡフィルタ８を通過することで塵や虫等の異物が除去されて清浄され、清浄された空気（外気ＯＡ）が熱交換素子５を通って給気ＳＡが吹き出される。

また、フロントパネル３の吸込グリル３３から排気風路２０ＥＡへ室内からの還気ＲＡが吸い込まれる。排気風路２０ＥＡへ吸い込まれた還気ＲＡは、ＲＡフィルタ９を通過することで室内の埃等の異物が除去されて清浄され、清浄された空気（還気ＲＡ）が熱交換素子５を通り、熱交換素子５を通った排気ＥＡが、図示しない排気ダクトを通り建物外壁の屋外グリルから屋外へ排出される。

そして、給気風路２０ＳＡを通る外気ＯＡと排気風路２０ＥＡを通る還気ＲＡが熱交換素子５を通ることで熱交換されて、室温に近づけられた給気ＳＡが室内に吹き出されることで、温度が調整された新鮮な空気（外気）が室内に供給される。また、室内の汚れた空気が屋外に排気される。

上述したように、本実施の形態の熱交換型換気装置１Ａでは、給気ファン４ＳＡと排気ファン４ＥＡの材質、形状あるいは材質と形状の双方を異ならせることで、音のレベルを抑えることができる。これにより、連続運転が行われる場合でも、騒音の発生を防ぐことができる。

なお、本発明の換気装置として、熱交換型換気装置に適用した例を説明したが、熱交換素子を備えていない換気装置であっても良く、また、１つのモータで循環ファンと排気ファンを駆動する浴室用等の室内の換気装置等でも良い。本発明の換気装置とは、室内の空気を排気するもの、室内の空気を循環するもの、外気等を室内等に送風するもの等、様々な送風装置を含むものである。また、ファンの形状、材質は実施例に限られるものではなく、様々なものに適用できる。

本発明は、一般住宅等の建物に設置され、２４時間換気機能を有した換気装置に適用される。

１Ａ・・・熱交換型換気装置、２・・・本体部、２０ＳＡ・・・給気風路、２０ＥＡ・・・排気風路、３・・・フロントパネル、４ＳＡ・・・給気ファン、４ＥＡ・・・排気ファン、５・・・熱交換素子、６・・・風路形成部材、７・・・キャビネット

Claims (2)

1. 屋外から外気を吸い込んで室内へ吹き出す第１の空気の流れを発生させる第１のファンと、
   室内から空気を吸い込んで屋外へ排気する第２の空気の流れを発生させる第２のファンと、
   前記第１のファンと前記第２のファンを駆動する単一のモータとを備え、
   前記第１のファンと前記第２のファンは、前記モータの同軸上で上下に配置されると共に、前記第１のファンは、軸方向に沿った上部にファン吸込口が形成され、前記第２のファンは、軸方向に沿った上部にファン吸込口が形成され、
   前記第１のファンと前記第２のファンは、互いの固有振動数を異ならせる異なる材質で構成されるようにした
   ことを特徴とする換気装置。
2. 前記第１のファンと前記第２のファンの形状を異ならせた
   ことを特徴とする請求項１記載の換気装置。

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