JP2001254995A - 換気システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然換気の駆動力を利用して経済的に躯体蓄
冷や室内換気を行う。 【解決手段】 複数階を有する建物１２内を上下に貫通
するように給気筒１４および排気筒１５を設置し、給気
筒１４の下端１４ａを地上付近の外気Ａに対して、排気
筒１５の上端１５ａを屋上の外気Ａに対してそれぞれ接
続し、なおかつ、建物１２内の各階の天井裏空間１８お
よび室内空間１３を、給気筒１４、排気筒１５、およ
び、外気Ａのそれぞれに対して開閉可能に連通させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物内の換気を行
うための換気システムに係り、特に、併せて躯体蓄熱を
利用することが可能なものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の換気システムとしては、例え
ば、図１６に示すものが知られている。図１６に示す換
気システム１においては、建物２の内部を上下に貫通す
る換気筒３が設けられるとともに、建物２の各階の天井
裏空間４，４，…が、換気筒３および外気Ａの双方に接
続された構成が採用されている。

【０００３】この換気システム１においては、例えば、
夏季の夜間において、外気温が比較的低い時間帯に、天
井裏空間４，４，…を外気Ａおよび換気筒３に対して開
放することにより、自然冷気を天井裏空間４に吸気し、
これにより、建物２の躯体（床スラブ）を冷却して、躯
体蓄冷を行うようになっている。さらに、この場合、躯
体に接することにより暖められた空気を天井裏空間４か
ら換気筒３を通じて排気することが可能となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、多層階の建物においては、煙突効果と呼ばれる室内
外温度差に起因した自然換気の駆動力が作用する。この
煙突効果を考えた場合、上述の建物２においては、図１
６中矢印で示すように、上層階では、換気筒３内の空気
が天井裏空間４に流入し、外気Ａに流出していくと考え
られる。この場合、上層階においては、既に下層階にお
いて暖められた空気が天井裏空間４に再度流入すること
となるから、自然冷気による冷却能力が低下することが
予想される。

【０００５】また、上述の換気システム１は、建物２の
室内空間５，５，…の換気を行おうとしても、煙突効果
により下層階の室内空間５で汚された空気が換気筒３を
通じて再び上層階の室内空間５に流入してくることとな
り、適切な換気が困難となるおそれがある。

【０００６】したがって、換気システム１において、自
然冷気による効率的な躯体蓄冷や適切な換気を行うため
には、自然換気の駆動力に逆らって送風機を用いて力任
せに換気を行う必要があり、これにより、過大な送風機
容量と動力が必要とされ、経済性の面で問題があった。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、自然換気の駆動力を利用して経済的に躯
体蓄冷や室内換気を行うことの可能な換気システムを提
供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては以下の手段を採用した。すなわち、
請求項１記載の換気システムは、複数階を有する建物内
を上下に貫通するように給気筒および排気筒が設置さ
れ、前記給気筒の下端が地上付近の外気に対して、前記
排気筒の上端が屋上の外気に対してそれぞれ接続され、
前記建物内の各階の天井裏空間および室内空間は、前記
給気筒、前記排気筒、および外気のそれぞれに対して開
閉可能に連通していることを特徴としている。

【０００９】このように、建物内に給気筒および排気筒
の二本のシャフトを設けたため、給気筒を通じて、給気
を行おうとする階に、外気を、途中の階で汚されたり暖
められることなく到達させることができる。また、排気
する階で汚されたり暖められた空気が、その後に他の階
を通過することなく、排気筒を通じて直接外気に排出さ
れるようにすることができる。

【００１０】請求項２記載の換気システムは、請求項１
記載の換気システムであって、前記建物内の各階には、
第一、第二、および第三の気流制御箱がそれぞれ設置さ
れ、前記第一の気流制御箱は、前記給気筒と前記天井裏
空間および前記室内空間とを接続するとともに、第一の
ダンパーにより前記給気筒との間が開閉自在とされ、か
つ、第二のダンパーにより前記天井裏空間または前記室
内空間に対して選択的に連通する構成とされ、前記第二
の気流制御箱は、前記建物の外部と前記天井裏空間およ
び前記室内空間とを接続するとともに、第三のダンパー
により前記建物外部との間が開閉自在とされ、かつ、第
四のダンパーにより前記天井裏空間または前記室内空間
に対して選択的に連通する構成とされ、前記第三の気流
制御箱は、前記排気筒と前記天井裏空間および前記室内
空間とを接続するとともに、第五のダンパーにより前記
排気筒との間が開閉自在とされ、かつ、第六のダンパー
により前記天井裏空間または前記室内空間に対して選択
的に連通する構成とされていることを特徴としている。

【００１１】このような構成により、建物外部または給
気筒から給気した外気を室内空間または天井空間に選択
的に導き、これを排気筒を介して外気に排出することが
できる。

【００１２】請求項３記載の換気システムは、請求項１
または２記載の換気システムであって、前記建物各階の
天井裏空間および室内空間と、前記給気筒、前記排気
筒、および、外気のそれぞれとの間の開閉制御を行う制
御装置を備え、該制御装置は、少なくとも、（ｉ） 前
記建物の差圧中性帯の上方に位置する上層階において、
前記天井裏空間を前記給気筒および外気の双方に接続す
るとともに、差圧中性帯の下方に位置する下層階におい
て、前記天井裏空間を前記排気筒および前記外気の双方
に接続する躯体蓄冷モード、および（ｉｉ） 前記上層
階において前記室内空間を前記給気筒および外気の双方
に接続するとともに、前記下層階において前記室内空間
を前記排気筒および前記外気の双方に接続する自然換気
モード、を実行することを特徴としている。

【００１３】このような構成により、煙突効果を利用し
て、外気を天井裏空間または室内空間に導入し、さら
に、建物外部に排出することができる。

【００１４】請求項４記載の換気システムは、請求項１
から３のいずれかに記載の換気システムであって、前記
天井裏空間には、ファンと冷却加熱器とを有する屋内ユ
ニットが設置され、該屋内ユニットは、前記室内空間お
よび前記天井裏空間のいずれか一方から吸気を行うこと
が可能な構成とされるとともに、前記室内空間および天
井裏空間のいずれか一方に対して排気を行うことが可能
な構成とされていることを特徴としている。

【００１５】このような構成により、屋内ユニットを用
いた人為的な躯体蓄熱を併用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１および図２は、本発明の一
実施の形態である換気システム１１が適用された建物１
２を模式的に示す図であり、図１は、中間期または夏季
の夜間において換気システム１１を用いて躯体蓄冷を行
う場合の空気の流れの概略を、図２は、換気システム１
１を用いて、建物１２内の室内空間１３，１３，…の換
気を行う場合の空気の流れの概略をそれぞれ表してい
る。

【００１７】これら図中に示すように、建物１２は、複
数階を有する構成となっており、また、換気システム１
１は、この建物１２内を上下に貫通する給気筒１４およ
び排気筒１５を有する構成となっている。給気筒１４は
その下端１４ａが地上付近の外気Ａに対して接続され、
また、排気筒１５は、その上端１５ａが、建物１２の屋
上１６の外気Ａに対して接続されている。

【００１８】また、建物１２の各階は、居住空間である
室内空間１３，１３，…と、室内空間１３，１３，…と
その天井をなす床スラブ１７，１７，…との間に形成さ
れた天井裏空間１８，１８，…とを備えた構成とされて
おり、各階の天井裏空間１８には、第一、第二、およ
び、第三の気流制御箱が１９，２０，および２１がそれ
ぞれ設置されている。

【００１９】これら第一、第二、および第三の気流制御
箱１９，２０，２１の構成の詳細を図３に示す。第一の
気流制御箱１９は、給気筒１４と天井裏空間１８および
室内空間１３とを接続するものであり、第一のダンパー
２３により給気筒１４との間が開閉自在とされ、また、
第二のダンパー２４により天井裏空間１８または室内空
間１３に対して選択的に連通する構成となっている。

【００２０】また、第二の気流制御箱２０は、建物外部
の外気Ａと天井裏空間１８および室内空間１３とを接続
するものであり、第三のダンパー２５により外気Ａに対
して開閉自在とされ、また、第四のダンパー２６によ
り、天井裏空間１８または室内空間１３に対して選択的
に連通する構成となっている。

【００２１】また、第三の気流制御箱２１は、排気筒１
５と天井裏空間１８および室内空間１３とを接続するも
のであり、第五のダンパー２７により排気筒１５との間
が開閉自在とされ、また、第六のダンパー２８により、
天井裏空間１８または室内空間１３に対して選択的に連
通することができるようになっている。なお、これら第
一ないし第六のダンパー２３，２４，２５，２６，２
７，２８の開閉制御は、第一ないし第三の気流制御箱１
９，２０，２１に対して接続された制御装置３０（図
１，２参照）により集中的に行うことができるようにな
っている。

【００２２】また、各階の天井裏空間１８には、屋内ユ
ニット３１が設置されている（図１，２参照）。この屋
内ユニット３１は、図４に示すような構成とされ、冷却
加熱器３２とファン３３とを備えるとともに、ダンパー
３４により室内空間１３および天井裏空間１８のいずれ
か一方に選択的に連通して吸気を行うことができるとと
もに、ダンパー３５により、室内空間１３および天井裏
空間１８のいずれか一方に選択的に連通して排気を行う
ことが可能となっている。なお、この屋内ユニット３１
の運転制御も、制御装置３０により集中的に行われる。

【００２３】また、制御装置３０は、各階に設置された
図示しないセンサにより、建物１２における差圧中性帯
Ｎ（図１，２参照）がいずれの位置にあるかを検出する
ことができるようになっている。

【００２４】次に、制御装置３０を用いた換気システム
１１の制御方法について説明する。制御装置３０は、以
下に説明する躯体蓄冷モードまたは自然換気モードの少
なくとも二つの運転モードによりを第一ないし第三の気
流制御箱１９，２０，２１の動作を制御することができ
るようになっている。

【００２５】［躯体蓄冷モード］この躯体蓄冷モード
は、例えば、中間期や夏期の夜間において外気温が建物
１２の内部の気温に比べて低くなった場合に、自然冷気
を利用して躯体蓄冷を行うものである。この場合、制御
装置３０は、差圧中性帯Ｎの上方に位置する上層階３６
（図１参照）において、天井裏空間１８を外気Ａおよび
給気筒１４に対して接続するとともに、差圧中性帯Ｎの
下方に位置する下層階３７において、天井裏空間１８を
排気筒１５および外気Ａの双方に接続するように、第
一、第二、第三の気流制御箱１９，２０，２１を制御す
る。

【００２６】具体的には、制御装置３０は、図５に示す
ように、上層階３６において、第一の気流制御箱１９の
第一のダンパー２３を開放して、第一の気流制御箱１９
を給気筒１４に対して連通させるとともに、第二のダン
パー２４により、第一の気流制御箱１９の内部を天井裏
空間１８に対して開放し、これにより、天井裏空間１８
と給気筒１４とを接続する。また、第二の気流制御箱２
０については、第三のダンパー２５を開放して、外気Ａ
と第二の気流制御箱２０内部とを連通させるとともに、
第四のダンパー２６により第二の気流制御箱２０の内部
と天井裏空間１８とを連通させ、これにより、外気Ａと
天井裏空間１８とを接続する。また、第三の気流制御箱
２１については、第五のダンパー２７を閉鎖することに
より、天井裏空間１８と排気筒１５との間を閉鎖するよ
うにする。

【００２７】一方、下層階３７においては、制御装置３
０は、図６に示すように、第一の気流制御箱１９の第一
のダンパー２３を閉鎖し、これにより天井裏空間１８と
給気筒１４との間を閉鎖する。また、第二の気流制御箱
２０の第三のダンパー２５を開放して、外気Ａと第二の
気流制御箱２０内部とを連通させるとともに、第四のダ
ンパー２６により第二の気流制御箱２０の内部と天井裏
空間１８とを連通させ、これにより、外気Ａと天井裏空
間１８とを接続する。さらに、第三の気流制御箱２１に
ついては、第五のダンパー２７を開放して、排気筒１５
と第三の気流制御箱２１の内部とを連通させるととも
に、第六のダンパー２８により、第三の気流制御箱２１
の内部を天井裏空間１８に対して開放し、これにより、
排気筒１５と天井裏空間１８とを接続するようにする。

【００２８】中間期や夏期の夜間においては、差圧中性
帯Ｎの下方では、建物１２内の空気密度が建物１２外部
に比較して小さいため、煙突効果により、外気Ａが建物
１２の内部に流入するような駆動力が建物１２内外の空
気に作用すると考えられる。

【００２９】したがって、上述のように、下層階３７に
おいては、天井裏空間１８を外気Ａに接続することによ
り、自然冷気を天井裏空間１８に導くことができ、これ
により床スラブ１７に自然冷気を利用した蓄冷を行うこ
とができる。また、同時に、天井裏空間１８を排気筒１
５に対して接続することにより、排気筒１５に天井裏空
間１８内の空気を排出させ、これにより天井裏空間１８
内部における風量の収支をとることができる。また、こ
の場合、排気筒１５内部に排出される空気は、床スラブ
１７によって暖められていることから、排気筒１５内を
上昇して外気Ａに対して放出されることとなり、暖めら
れた空気が他の階へ流入することがない（図６，７参
照）。

【００３０】また、差圧中性帯Ｎの上方においては、建
物１２内の圧力が建物１２外部に比較して大きいため、
煙突効果により、建物１２の空気が外気Ａに対して流出
するような駆動力が建物１２内外の空気に作用すると考
えられる。

【００３１】したがって、上層階３６においては、天井
裏空間１８を外気Ａに接続することにより、天井裏空間
１８内の空気を外気Ａに放出させることができる。ま
た、これと同時に、天井裏空間１８と給気筒１４とを接
続することにより、給気筒１４内から天井裏空間１８に
対して給気を行い、これにより、天井裏空間１８内の風
量の収支をとることができる。この際、給気筒１４の下
端１４ａから、地上付近の自然冷気が吸引されることと
なるために、天井裏空間１８には、自然の冷気が導か
れ、これにより、床スラブ１７に対する躯体蓄冷が行わ
れる。また、床スラブ１７によって暖められた空気は、
他の階等を通ることなく、天井裏空間１８から直接外気
Ａに放出されることとなる（図５，８参照）。

【００３２】これにより、建物１２内においては、図１
に示すような空気の流れが実現されることとなる。

【００３３】［自然換気モード］この自然換気モード
は、建物１２内の気温に比較して外気温が低い場合に換
気を行うものである。ここでは、制御装置３０は、差圧
中性帯Ｎの上方に位置する上層階３６（図２参照）にお
いて、室内空間１３を外気Ａおよび給気筒１４に対して
接続するとともに、差圧中性帯Ｎの下方に位置する下層
階３７において、室内空間１３を排気筒１５および外気
Ａの双方に接続するようになっている。

【００３４】この場合、具体的には、制御装置３０は、
図１０に示すように、上層階３６において、第一の気流
制御箱１９の第一のダンパー２３を開放して、第一の気
流制御箱１９を給気筒１４に対して連通させるととも
に、第二のダンパー２４により、第一の気流制御箱１９
の内部を室内空間１３に対して開放し、これにより、室
内空間１３と給気筒１４とを接続する。また、第二の気
流制御箱２０については、第三のダンパー２５を開放し
て、外気Ａと第二の気流制御箱２０内部とを連通させる
とともに、第四のダンパー２６により第二の気流制御箱
２０の内部と室内空間１３とを連通させ、これにより、
外気Ａと室内空間１３とを接続する。また、第三の気流
制御箱２１については、第五のダンパー２７を閉鎖する
ことにより、室内空間１３と排気筒１５との間を閉鎖す
るようにする。

【００３５】一方、下層階３７においては、制御装置３
０は、図９に示すように、第一の気流制御箱１９の第一
のダンパー２３を閉鎖し、これにより室内空間１３と給
気筒１４との間を閉鎖する。また、第二の気流制御箱２
０の第三のダンパー２５を開放して、外気Ａと第二の気
流制御箱２０内部とを連通させるとともに、第四のダン
パー２６により第二の気流制御箱２０の内部と室内空間
１３とを連通させ、これにより、外気Ａと室内空間１３
とを接続する。さらに、第三の気流制御箱２１について
は、第五のダンパー２７を開放して、排気筒１５と第三
の気流制御箱２１の内部とを連通させるとともに、第六
のダンパー２８により、第三の気流制御箱２１の内部を
室内空間１３に対して開放し、これにより、排気筒１５
と室内空間１３とを接続するようにする。

【００３６】建物１２内の気温に比較して外気温が低い
場合、差圧中性帯Ｎの下方では、建物１２内の圧力が建
物１２外部に比較して小さいため、煙突効果により、外
気Ａが建物１２の内部に流入するような駆動力が建物１
２内外の空気に作用すると考えられる。

【００３７】したがって、上述のように、下層階３７に
おいては、室内空間１３を外気Ａに接続することによ
り、外気を室内空間１３に導くことができ、これにより
室内空間１３の換気を行うことができる。また、同時
に、室内空間１３を排気筒１５に対して接続することに
より、排気筒１５に室内空間１３内の空気を排出させ、
これにより室内空間１３内部における風量の収支をとる
ことができる。また、この場合、排気筒１５内部に排出
される空気は、排気筒１５内を上昇して外気Ａに対して
放出され、室内空間１３の汚れた空気が他の階に流入す
ることがない（図９，７参照）。

【００３８】また、差圧中性帯Ｎの上方においては、建
物１２内の圧力が建物１２外部に比較して大きいため、
煙突効果により、建物１２内の空気が外気Ａに対して流
出するような駆動力が建物１２内空気に作用すると考え
られる。

【００３９】したがって、上層階３６においては、室内
空間１３を外気Ａに接続することにより、室内空間１３
内の空気を外気Ａに放出させることができる。また、こ
れと同時に、室内空間１３と給気筒１４とを接続するこ
とにより、給気筒１４内から室内空間１３に対して給気
を行い、これにより、室内空間１３内の風量の収支をと
ることができる。この際、給気筒１４の下端１４ａか
ら、地上付近の外気が吸引されることとなるために、室
内空間１３にも外気が導かれ、これにより、室内空間１
３の換気が行われる。また、室内空間１３の汚れた空気
は、他の階等を通ることなく、室内空間１３から直接外
気Ａに放出されることとなる（図１０，８参照）。

【００４０】これにより、建物１２内においては、図２
に示すような空気の流れが実現されることとなる。

【００４１】なお、以上説明したような躯体蓄冷モード
および自然換気モードの他にも、制御装置３０により、
夜間に、天井裏空間１８を外気Ａ、給気筒１４、および
排気筒１５に対して閉鎖した状態で、屋内ユニット３１
を用いて、天井裏空間１８内部を冷房（暖房）するよう
にし、これにより、床スラブ１７を用いた躯体蓄冷（蓄
熱）を行い、さらに、昼間時には、屋内ユニット３１に
より天井裏空間１８から吸気を行うとともに、これを室
内空間１３に対して排出するようにしてもよい。これに
より、躯体蓄熱を行うことが可能であるとともに、外気
Ａにより躯体冷却効果が期待できない場合にも、人為的
な躯体蓄冷を行うことができる。なお、このような人為
的な躯体蓄冷を、上述したような自然換気力を利用した
躯体蓄冷と併用することも可能である。

【００４２】以上述べた換気システム１１においては、
建物１２内を上下に貫通するように給気筒１４および排
気筒１５を設置するとともに、給気筒１４の下端１４ａ
を地上付近の外気Ａに接続し、排気筒１５の上端１５ａ
を屋上１６付近の外気に対して接続し、さらに、建物各
階の天井裏空間１８および室内空間１３を、給気筒１
４、排気筒１５、および外気Ａに対して開閉可能に連通
したため、給気筒１４を通じて給気を行おうとする際
に、外気を、途中の階において汚されたり暖められたり
することなく所定の階に到達させることができ、なおか
つ、排気する階で汚されたり暖められたりした空気が、
その後に他の階を通過することなく排気筒１５を通じて
外気に直接排出されるようにすることができる。これに
より、煙突効果を利用して、躯体蓄冷を行う際におけ
る、夜間の自然な躯体冷却、あるいは、内部発熱の自然
な排出を良好に実現することができ、昼間の冷房負荷を
大幅に削減することが可能となる。また、換気を行う際
についても、煙突効果を利用して送風機容量と消費電力
を大幅に削減することが可能となる。

【００４３】また、上述の換気システム１１において
は、第一の気流制御箱１９により、給気筒１４と室内空
間１３または天井裏空間１８を選択的に接続することが
できるとともに、第二の気流制御箱２０により、外気Ａ
と室内空間１３または天井裏空間１８とを選択的に接続
することができ、また、第三の気流制御箱２１により、
排気筒１５と室内空間１３または天井裏空間１８とを選
択的に接続することができるため、給気筒１４または建
物１２の外部から吸気した外気を室内空間１３または天
井裏空間１８に導いて、簡易な構成により、室内換気ま
たは躯体蓄冷を選択的に行うことができる。

【００４４】また、上述の換気システム１１において
は、建物１２各階の天井裏空間１８および室内空間１３
と、給気筒１４、排気筒１５、および外気Ａのそれぞれ
の間の開閉制御を制御装置３０により行うこととし、こ
れにより、制御装置３０によって躯体蓄冷モードおよび
自然換気モードを容易に実行できるようになっているた
め、煙突効果を利用した効率的な躯体蓄冷および換気
を、複雑な操作を伴うことなく、容易に実現することが
可能である。

【００４５】さらに、上述の換気システム１１において
は、屋内ユニット３１により天井裏空間１８内の冷暖房
を行い、これにより躯体蓄冷（蓄熱）を行うことが可能
であるとともに、昼間時には、天井裏空間１８内の空気
を室内空間１３に排出することが可能であるために、躯
体蓄熱を行うことができるだけでなく、外気Ａにより躯
体冷却効果が期待できない場合にも、人為的な躯体蓄冷
を行うことができ、汎用性が高い。また、屋内ユニット
３１を利用した人為的な躯体蓄冷を、自然換気力を利用
した躯体蓄冷と併用することも可能であり、これによ
り、一般的な躯体蓄冷に比較して冷房負荷の削減を図る
ことができる。

【００４６】次に、この発明の効果を確認するために行
った数値シミュレーションの結果について説明する。こ
の数値シミュレーションは、夜間の外気による躯体蓄冷
の効果を検討するものであり、建物のモデルとしては、
６層の事務所建築を用いた。この事務所建築は、各層が
同一の平面計画をもつものとしており、そのうち１層に
ついての概略および各種条件を図１１に示す。なお、図
１１中の各符号の表すところは、上記実施の形態と同様
であり、図中に示す各部分の寸法のうち、単位の付いて
いないものは、単位が[mm]であるとする。

【００４７】計算期間は、６月３日〜６月７日に設定さ
れており、うち最初の３日は、計算のための助走期間で
あるとする。躯体蓄冷の効果を検討するための実質的な
数値計算期間である６月６日および７日の気象条件を図
１２に示す。

【００４８】また、内部発熱や空調時間における外気導
入量等の条件としては、平均的な事務所建築におけるも
のを用いることとし、具体的には、以下のように設定し
た。 ・在室者 ：0.1人／ｍ² ・人体発熱 ：70Ｗ／人 ・機器発熱 ：17Ｗ／ｍ² ・照明発熱 ：23Ｗ／ｍ² 天井裏 ３０％ 室内 ２０％ 床表面 ５０％ ・外気導入量：５ｍ³／ｍ²ｈ

【００４９】また、ここでは、空調スケジュールを以下
のように設定するとともに、夜間の躯体蓄冷を自然換気
によって行う本発明の効果を、機械的な冷却を行った場
合と比較するために、以下に示すような蓄熱に関する条
件を設定した。 ・予冷時間 ：8:00〜9:00 ・空調時間 ：9:00〜20:00 ・停止 ：20:00〜22:00 予冷時は外気導入、室内発熱ゼロ 12:00〜13:00は、発熱量５０％ ・蓄熱時間 ：22:00〜8:00 蓄熱目標空気温度２３℃（機械的な躯体蓄熱を行う場
合）

【００５０】図１３および図１４は、数値シミュレーシ
ョンの計算結果として得られた冷房負荷の時間的変化を
示す図であり、図１３（ａ）は、（躯体蓄冷を伴わな
い）通常の空調を行った場合、図１３（ｂ）は、天井カ
セット型エアコンである屋内ユニット３１（図１１参
照）のみを用いて夜間に機械的な躯体蓄冷を行った場
合、図１４（ａ）は、自然換気により躯体蓄冷を行った
場合（本発明の場合）、図１４（ｂ）は、図１６に示し
た従来の技術と同様の構成により、夜間蓄冷を行った場
合の計算結果を示している。なお、ここでは、いずれの
例においても、建物のうち１階における冷房負荷の変化
のみを代表して示している。

【００５１】これらの計算結果より、図１３（ａ）の通
常空調を行った場合に比較して、図１３（ｂ），図１４
（ａ），（ｂ）のように、夜間の躯体蓄冷を行った場合
には、いずれも昼間の冷房負荷が減少することがわか
る。これらのうち、特に、図１４（ａ），（ｂ）に示す
自然換気により夜間蓄冷を行った場合には、図１３
（ｂ）に示す機械的に夜間蓄冷を行った場合の昼間の冷
房負荷に匹敵するほどに冷房負荷が減少している。

【００５２】さらに、以下の表に示すように、１日（６
月７日）の日積算の冷房負荷を比較してみると、本発明
の建物全ての日積算冷房負荷は８３５．０５ＭＪとなっ
ており、通常空調における日積算冷房負荷：１０３３．
０６ＭＪに比較して、大幅な省エネルギー化が図られて
いるだけでなく、従来の自然換気による夜間蓄冷（日積
算冷房負荷８６０．４０ＭＪ）と比較しても、より優れ
た省エネルギー効果が得られることが理解される。

【表１】

【００５３】また、図１５は、従来の自然換気による夜
間蓄冷と本発明とを、建物全体の換気回数について比較
した場合の結果である。図中に示すように、実線で示し
た本発明の建物全体の換気回数は、破線で示した従来の
場合に比較して、特に煙突効果による自然換気が支配的
となる夜間において大きいことが理解される。これによ
り、換気性に優れた本発明の換気システムは、換気に関
して必要とされる送風機動力や消費電力などの面におい
て、従来に比較して有利であり、したがって、従来に比
較してトータルコストの大幅な低減化を期待できると考
えられる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る換
気システムにおいては、建物内を上下に貫通するように
給気筒および排気筒を設置するとともに、給気筒の下端
を地上付近の外気に接続し、排気筒の上端を屋上付近の
外気に対して接続し、さらに、建物各階の天井裏空間お
よび室内空間を、給気筒、排気筒、および外気に対して
開閉可能に連通したため、給気筒を通じて給気を行おう
とする際に、外気を、途中の階において汚されたり暖め
られたりすることなく所定の階に到達させることがで
き、なおかつ、排気する階で汚されたり暖められたりし
た空気がその後に他の階を通過することなく排気筒を通
じて外気に直接排出されるようにすることができる。こ
れにより、煙突効果を利用して、躯体蓄冷を行う際にお
ける、夜間の自然な躯体冷却、あるいは、内部発熱の自
然な排出を良好に実現することができ、昼間の冷房負荷
を大幅に削減することが可能となる。また、換気を行う
際についても、煙突効果を利用して送風機容量と消費電
力とを大幅に削減することが可能となる。

【００５５】請求項２に係る換気システムにおいては、
第一の気流制御箱により、給気筒と室内空間または天井
裏空間を選択的に接続することができるとともに、第二
の気流制御箱により、外気と室内空間または天井裏空間
とを選択的に接続することができ、また、第三の気流制
御箱により、排気筒と室内空間または天井裏空間とを選
択的に接続することができるため、給気筒から給気した
外気を室内空間または天井裏空間に導いて、簡易な構成
により、室内換気または躯体蓄冷を選択的に行うことが
できる。

【００５６】請求項３に係る換気システムにおいては、
建物各階の天井裏空間および室内空間と、給気筒、排気
筒、および外気のそれぞれの間の開閉制御を制御装置に
より行うこととし、これにより、制御装置によって躯体
蓄冷モードおよび自然換気モードを容易に実行できるよ
うになっているため、煙突効果を利用した効率的な躯体
蓄冷および換気を、複雑な操作を伴うことなく、容易に
実現することが可能である。

【００５７】請求項４に係る換気システムにおいては、
屋内ユニットにより天井裏空間内の冷暖房を行い、これ
により躯体蓄冷（蓄熱）を行うことが可能であるととも
に、昼間時には、天井裏空間内の空気を室内空間に排出
することが可能であるために、躯体蓄熱を行うことがで
きるだけでなく、外気により躯体冷却効果が期待できな
い場合にも、人為的な躯体蓄冷を行うことができ、汎用
性が高い。また、屋内ユニットを利用した人為的な躯体
蓄冷を、自然換気力を利用した躯体蓄冷と併用すること
も可能であり、これにより、一般的な躯体蓄冷に比較し
て冷房負荷の削減を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１ 】 本発明の一実施の形態である換気システム
が適用された建物を模式的に示す図であって、中間期ま
たは夏季の夜間において換気システムを用いて躯体蓄冷
を行う場合の空気の流れの概略を示す立断面図である。

【図２ 】 同、換気システムを用いて、建物内の室内
空間の換気を行う場合の空気の流れの概略を示す立断面
図である。

【図３ 】 図１，２に示した第一、第二、第三の気流
制御箱の詳細な構成を示す立断面図である。

【図４ 】 図１，２に示した屋内ユニットの詳細な構
成を示す立断面図である。

【図５ 】 本発明の換気システムにおいて、躯体蓄冷
モードを実行した場合の上層階における第一ないし第六
のダンパーの位置、および、空気の流れかたを模式的に
示す立断面図である。

【図６ 】 同、躯体蓄冷モードを実行した場合の下層
階における第一ないし第六のダンパーの位置、および、
空気の流れかたを模式的に示す立断面図である。

【図７ 】 本発明の換気システムにおいて躯体蓄冷モ
ードまたは自然換気モードを実行した場合の下層階にお
ける空気の流れかたを示す天井裏空間または室内空間の
平面図である。

【図８ 】 同、上層階における空気の流れかたを示す
天井裏空間または室内空間の平面図である。

【図９ 】 本発明の換気システムにおいて、自然換気
モードを実行した場合の下層階における第一ないし第六
のダンパーの位置、および、空気の流れかたを模式的に
示す立断面図である。

【図１０ 】 同、躯体蓄冷モードを実行した場合の上
層階における第一ないし第六のダンパーの位置、およ
び、空気の流れかたを模式的に示す立断面図である。

【図１１ 】 本発明の効果を確認するために行った数
値計算の条件を示す図であって、数値計算の対象となっ
た建物の１層およびその諸元を示す立断面図である。

【図１２ 】 同、数値計算を行うために設定した気象
条件を示す、時間（横軸）−外気温（縦軸、左目盛り）
または日射量（縦軸、右目盛り）のグラフである。

【図１３ 】 本発明の効果を確認するための数値計算
の結果である冷房負荷の時間的変化を示す図であって、
（ａ）は、（躯体蓄冷を伴わない）通常の空調を行った
場合、（ｂ）は、天井カセット型エアコンである屋内ユ
ニット３１（図１１参照）を用いて夜間に機械的な躯体
蓄冷を行った場合の計算結果をそれぞれ示す、時間（横
軸）−除去熱量（縦軸）のグラフである。

【図１４ 】 同、（ａ）は、自然換気により躯体蓄冷
を行った場合（本発明の場合）、（ｂ）は、図１６に示
した従来の技術と同様の構成により、夜間蓄冷を行った
場合の計算結果をそれぞれ示す、時間（横軸）−除去熱
量（縦軸）のグラフである。

【図１５ 】 本発明の効果を確認するための数値計算
の結果である建物全体の換気回数を示す図であって、従
来の自然換気による夜間蓄冷（破線）と本発明（実線）
とを比較した、時間（横軸）−換気回数（縦軸）のグラ
フである。

【図１６ 】 本発明の従来の技術である換気システム
が適用された建物の立断面図である。

【符号の説明】

１１ 換気システム １２ 建物 １３ 室内空間 １４ 給気筒 １４ａ 下端 １５ 排気筒 １５ａ 下端 １６ 屋上 １７ 床スラブ １８ 天井裏空間 １９ 第一の気流制御箱 ２０ 第二の気流制御箱 ２１ 第三の気流制御箱 ２３ 第一のダンパー ２４ 第二のダンパー ２５ 第三のダンパー ２６ 第四のダンパー ２７ 第五のダンパー ２８ 第六のダンパー ３０ 制御装置 ３１ 屋内ユニット ３２ 冷却加熱器 ３３ ファン ３６ 上層階 ３７ 下層階 Ａ 外気 Ｎ 差圧中性帯

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数階を有する建物内を上下に貫通する
   ように給気筒および排気筒が設置され、前記給気筒の下
   端が地上付近の外気に対して、前記排気筒の上端が屋上
   の外気に対してそれぞれ接続され、前記建物内の各階の
   天井裏空間および室内空間は、前記給気筒、前記排気
   筒、および外気のそれぞれに対して開閉可能に連通して
   いることを特徴とする換気システム。
2. 【請求項２】 請求項１記載の換気システムであって、 前記建物内の各階には、第一、第二、および第三の気流
   制御箱がそれぞれ設置され、 前記第一の気流制御箱は、前記給気筒と前記天井裏空間
   および前記室内空間とを接続するとともに、第一のダン
   パーにより前記給気筒との間が開閉自在とされ、かつ、
   第二のダンパーにより前記天井裏空間または前記室内空
   間に対して選択的に連通する構成とされ、 前記第二の気流制御箱は、前記建物の外部と前記天井裏
   空間および前記室内空間とを接続するとともに、第三の
   ダンパーにより前記建物外部との間が開閉自在とされ、
   かつ、第四のダンパーにより前記天井裏空間または前記
   室内空間に対して選択的に連通する構成とされ、 前記第三の気流制御箱は、前記排気筒と前記天井裏空間
   および前記室内空間とを接続するとともに、第五のダン
   パーにより前記排気筒との間が開閉自在とされ、かつ、
   第六のダンパーにより前記天井裏空間または前記室内空
   間に対して選択的に連通する構成とされていることを特
   徴とする換気システム。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の換気システムで
   あって、 前記建物各階の天井裏空間および室内空間と、前記給気
   筒、前記排気筒、および外気のそれぞれとの間の開閉制
   御を行う制御装置を備え、 該制御装置は、少なくとも、 （ｉ） 前記建物の差圧中性帯の上方に位置する上層階
   において、前記天井裏空間を前記給気筒および外気の双
   方に接続するとともに、差圧中性帯の下方に位置する下
   層階において、前記天井裏空間を前記排気筒および前記
   外気の双方に接続する躯体蓄冷モード、 および（ｉｉ） 前記上層階において前記室内空間を前
   記給気筒および外気の双方に接続するとともに、前記下
   層階において前記室内空間を前記排気筒および前記外気
   の双方に接続する自然換気モード、 を実行することを特徴とする換気システム。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載の換気
   システムであって、 前記天井裏空間には、ファンと冷却加熱器とを有する屋
   内ユニットが設置され、 該屋内ユニットは、前記室内空間および前記天井裏空間
   のいずれか一方から吸気を行うことが可能な構成とされ
   るとともに、前記室内空間および天井裏空間のいずれか
   一方に対して排気を行うことが可能な構成とされている
   ことを特徴とする換気システム。