JP2004150675A

JP2004150675A - 調湿材ならびに住宅の換気装置および換気方法

Info

Publication number: JP2004150675A
Application number: JP2002315010A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Yoshida; 繁夫吉田
Original assignee: Panahome Corp
Current assignee: Panasonic Homes Co Ltd
Priority date: 2002-10-29
Filing date: 2002-10-29
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】調湿材の吸放湿作用が、環境の温度条件に影響されずに、常に良好に発揮されるようにして、住宅の換気を適切に調湿できるようにする。
【解決手段】吸放湿性を有する調湿粒塊物２０と、調湿粒塊物２０の表面に付着されてなり蓄熱性を有する蓄熱粉粒３０とを備える調湿材１０を、住宅の換気装置あるいは換気方法に使用する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、調湿材ならびに住宅の換気装置および換気方法に関し、詳しくは、空気との接触によって空気の湿度を調整する機能を有する調湿材と、このような調湿材を用いて住宅における換気を調湿する装置および方法とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
住宅の換気技術として、住宅の室内空間に取り込む外気に、珪藻土などからなる調湿材を接触させることで、外気の湿度を調整する技術が知られている。
外気が高湿度である場合、調湿材が空気中の水分を吸収保持するので、空気の湿度を下げてから室内空間に送り込むことができる。外気が乾燥し過ぎている場合には、調湿材から水分を放出して空気の湿度を高めてから室内空間に送り込む。その結果、室内空間に供給される換気の湿度は、常に一定の範囲内に維持することができ、居住者に快適な環境を提供することができる。
【０００３】
上記したような調湿材による換気の調湿は、電気式の除湿器や加湿器、空調機とは違って、大きな電力を必要とせず、保守管理の手間がかからないという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、調湿材による換気の調湿技術では、調湿材における吸湿および放湿作用の切り換えが適切に行われないと、室内空間の湿度環境を居住に適した状態に維持することができない。
調湿材の吸放湿作用は、温度条件に大きく左右される。温度が高いほど、調湿材の吸湿能力は弱くなり水分保持量が減る。したがって、外気温が高温になるほど、調湿材で外気の湿気を吸収できなくなり、室内空間に送り込まれる換気の湿度は高くなってしまう。これとは逆に、温度が低くなると、調湿材の吸湿保持作用が強くなり空気中に水分を放出し難くなる。外気温が低温の場合は、外気中の湿気を強力に吸収して、室内空間に送り込まれる換気の湿度が下がる。
【０００５】
我が国の一般的な気象条件では、夏期に空気中の湿度が高く、冬期には空気中の湿度が低い傾向がある。前記した調湿材の特性では、夏期に湿度を十分に下げることができず室内の湿気が高くなったり、冬期に湿度を十分に上げることができず室内が乾燥し過ぎたりする。
本発明の課題は、調湿材の吸放湿作用が、環境の温度条件に影響されずに、常に良好に発揮されるようにして、住宅の換気を適切に調湿できるようにする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる調湿材は、吸放湿性を有する調湿粒塊物と、前記調湿粒塊物の表面に付着されてなり蓄熱性を有する蓄熱粉粒とを備える。
〔調湿粒塊物〕
接触する空気の湿度条件によって吸湿または放湿を行う材料すなわち調湿材料で構成された粒塊物である。
調湿材料としては、各種の建築資材や換気技術などに利用されている調湿材料が使用できる。具体的には、珪質頁岩、大谷岩が挙げられる。調湿材料として、調湿機能に加えて、脱臭機能や揮発性ガス吸着機能、殺菌機能などを有するものが好ましい。
【０００７】
調湿粒塊物は、粒塊状をなすことで、空気の通過および調湿材料との接触が良好に行われ、通気抵抗を過大にせずに調湿機能を高めることができる。調湿粒塊物の平均粒径を、１５ｍｍ〜２０ｃｍの範囲に設定できる。調湿粒塊物の形状は、球形や多面体状、燐片状あるいは不定形のものなどが挙げられる。
調湿粒塊物は、調湿材料を粉砕したり造粒したり成形したりすることで、所望の粒径および形状に形成することができる。調湿粒塊物の材料として、調湿材料のほかに、調湿材料同士を結合するバインダー剤などの添加剤を配合しておくこともできる。
【０００８】
〔蓄熱粉粒〕
外部の熱エネルギーを取り込んで蓄えたり、蓄えた熱エネルギーを外部に放出したりする機能に優れた蓄熱材料を粉粒化したものである。
通常の物質は、環境の気温が高くなれば熱エネルギーを取り込んで蓄え、環境の気温が低くなれば蓄えた熱エネルギーを放出する。このような蓄熱機能は顕熱蓄熱作用である。蓄熱の効率あるいは蓄熱量の大きな物質が蓄熱材料として使用できる。
顕熱蓄熱作用とは別に、物質の相変化に伴う熱の出入りを利用する潜熱による蓄熱作用が発揮できる潜熱蓄熱材料がある。潜熱蓄熱材料は、相変化温度の前後で蓄熱作用と放熱作用とが臨界的に切り替わり、相変化中は温度が一定に維持されるという特性があり、優れた調温機能を発揮する。
【０００９】
蓄熱機能に優れた潜熱蓄熱材料として、パラフィン、エチレングリコールなどのエチレン重合体、無機水和塩が挙げられる。調湿粒塊物の調湿機能を適切に発揮させるために必要な温度条件をもとに、適切な相変化温度を有し、十分な蓄熱量を有する潜熱蓄熱材料を選択して使用する。換気の調湿に利用するには、相変化温度が１０〜３０℃のものが好ましい。
蓄熱粉粒は、調湿粒塊物の表面に付着し易く、しかも、調湿粒塊物の調湿機能を損なわない形態として、調湿粒塊物よりも小さな粉粒の形態をとる。蓄熱粉粒の平均粒径として、０．５〜５ｍｍが採用され、１〜３ｍｍが好ましい。
【００１０】
潜熱蓄熱材料は、温度によって、固体になったり液体になったりする。液体状になった蓄熱材料が調湿粒塊物から流出せずに付着させておけるように、蓄熱材料をマイクロカプセル化しておくことができる。マイクロカプセルとは、合成樹脂などからなる微小なカプセル内に蓄熱材料を封入してなるものである。カプセルは、蓄熱材料と外界との熱の出入りを阻害せず、液状化した蓄熱材料が漏出しない封入性を有し、取扱い中あるいは使用中に破壊されない機械的強度が必要である。
＜多孔質担持体を用いた蓄熱粉粒＞
さらに、蓄熱粉粒の形態として、粉粒状の多孔質担持体と、多孔質担持体に含浸された潜熱蓄熱剤と、潜熱蓄熱剤含浸多孔質担持体の外面を覆い、潜熱蓄熱剤を通過させない封入層とを備えるものが使用できる。
【００１１】
潜熱蓄熱剤は、潜熱蓄熱材料からなり、温度条件によって液状化するものである。液状態の潜熱蓄熱剤を多孔質担持体に含浸保持させる。多孔質担持体は、潜熱蓄熱剤の保持ができ、ある程度の機械的強度を有していればよい。多孔質担持体の具体例として、発泡ガラス、発泡粘土、発泡フライアッシュ、発泡頁岩、珪質頁岩、発泡ウレタン、発泡フェノール、発泡スチレンなどが挙げられる。封入層として、アクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルメラミン樹脂、フッ素樹脂、アルコキシシラン系樹脂、ビニル樹脂などの有機樹脂、金属膜が使用でき、比重（かさ比重）を０．１〜１．０に設定でき、多孔度を５０％以上に設定でき、厚みを５〜７０μｍに設定できる。潜熱蓄熱剤として、パラフィン、ワックスなどが使用でき、潜熱蓄熱材の全量に対して２５〜９５重量％含まれることができる。硝酸マグネシウム６水塩、塩化マグネシウム６水塩、硫酸ナトリウム１０水塩、塩化カルシウム４水塩、硫酸マンガン６水塩などの無機塩類水和物も使用できる。
【００１２】
上記構造の蓄熱粉粒は、潜熱蓄熱剤の担持および機械的強度の維持などは多孔質担持体が果たすので、封入層の厚みを薄くしておいても支障がない。その結果、単なるマイクロカプセルに比べて、潜熱蓄熱剤と空気との間の伝熱効率が良くなり、蓄熱粉粒の調温機能を高めることができる。
封入層を設けず、多孔質担持体に潜熱蓄熱剤を含浸させているだけの蓄熱粉粒も使用できる。この場合は、封入層とは別に、潜熱蓄熱剤の過剰な流出を防止する手段を備えていることが望ましい。
〔調湿材〕
調湿材は、調湿粒塊物に対して蓄熱粉粒を付着させたものである。蓄熱粉粒の付着量は、調湿粒塊物の粒径によって異なる。付着量が多いほど、蓄熱量が増える。蓄熱粉粒の量が、多いほうが調温機能は高まる。但し、多過ぎると調湿粒塊物の表面を塞いだり、調湿機能を損なったりする場合がある。用途や要求性能によって、適切な付着量が設定される。
【００１３】
蓄熱粉粒は、調湿粒塊物の表面に、単層で付着させておいてもよいし、複層で付着させることもできる。調湿粒塊物の表面は、蓄熱粉粒で隙間なく覆うこともできるが、通常は、湿気が良好に通過できる程度の隙間をあけておくことが望ましい。
蓄熱粉粒を調湿粒塊物に付着させるには、調湿粒塊物と蓄熱粉粒とを物理的に混合するだけでもよいが、バインダー剤を用いて強固に結合させることができる。
バインダー剤としては、調湿機能および調温機能を損なわない材料が好ましく、例えば、スチレン、アクリル、塩化ビニルなどの樹脂が使用できる。
【００１４】
蓄熱粉粒と調湿粒塊物にバインダー剤を加えて攪拌混合すれば、調湿粒塊物の表面に蓄熱粉粒が付着した調湿材が得られる。バインダー剤を乾燥させたり硬化させたりする処理を加えることもできる。
製造された調湿材は、通常の調湿材と同様の用途あるいは使用形態に適用できる。
〔換気装置〕
蓄熱粉粒が表面に付着した調湿粒塊物からなる調湿材の用途として、以下の換気装置が挙げられる。
【００１５】
住宅の室内空間に外気を供給する換気装置である。前記調湿材を収容してなる調湿処理室と、調湿処理室に外気を導入する外気導入路と、調湿処理室から室内空間に調湿処理された外気を供給する換気供給路とを備える。
調湿材は、タンクや箱状空間などからなる調湿処理室に充填される。調湿材同士の隙間を空気が通過できる程度の隙間があく密度で充填しておくことが好ましい。調湿処理室は、住宅の室内空間や壁の内部、床下空間や屋根裏空間などに設置できる。床下空間は、屋外および室内の温度変化の影響を受け難く、調温機能および調湿機能を効果的に発揮できるので好ましい。
【００１６】
外気導入路および換気供給路は、通常の換気装置における換気ダクトや換気配管と同様の材料や構造が適用できる。空気を強制的に流通させる送風機や換気ファンなどを備えておくこともできる。必要に応じて空気の流れを遮断するシャッター機構や流れの方向の切り換える切り換えダンパなどを備えておくこともできる。
調湿処理室には、室内の空気を屋外に排気する排気路を連結しておくこともできる。調湿処理室に、外気導入路および換気供給路を連結するか、排気路を連結するかを切り換える切換機構を備えておくこともできる。
【００１７】
〔換気方法〕
蓄熱粉粒が表面に付着した調湿粒塊物からなる調湿材の使用方法として、以下に説明する換気方法が挙げられる。
住宅の室内空間に外気を供給する換気方法である。前記調湿材に外気を接触させ、調湿材の表面に存在する蓄熱粉粒で外気を調温したのち、蓄熱粉粒の内側に存在する調湿粒塊物で外気を調湿する。
調湿材に外気を接触させると、まず、調湿材の表面に存在する蓄熱粉粒が外気と接触する。高温の外気は蓄熱粉粒に熱を奪われて温度が下がる。低温の外気は蓄熱粉粒から熱を与えられて温度が上がる。その結果、外気の温度は、蓄熱粉粒の特性によって決まる一定の温度範囲に調温される。
【００１８】
調温された外気は、蓄熱粉粒の内側に存在する調湿粒塊物と接触する。過剰な湿気を含む外気は、調湿粒塊物に湿気を吸収されるので、外気の湿度が下がる。乾燥し過ぎた外気は、調湿粒塊物に保持された水分が供給されて、湿度が上がる。いわゆる調湿機能が発揮される。こととき、外気の温度が予め一定の範囲に調温されているので、調湿粒塊物の調湿機能は、外気の湿度を適切な湿度条件に調整する。温度の違いで、調湿機能が適切に機能しなくなることが防止できる。
上記の説明は、外気を室内に送り込む場合について説明したが、室内の空気を屋外に排出する際にも、調湿材と接触させることができる。これによって、外気から大量の水分を吸収した調湿粒塊物から排気中に水分を放出させたり、外気に水分を奪われてしまった調湿粒塊物に排気中の水分を供給したりすることができる。このときにも、蓄熱粉粒による調温機能が働くので、調湿粒塊物と排気との間における水分の出入りが適切に行われる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
〔調湿材〕
図１は、調湿材の模式的構造を表している。
調湿材１０は、調湿粒塊物２０と蓄熱粉粒３０とを有する。調湿粒塊物２０は、珪質頁岩の粉砕物からなり、不定形状をなし、平均粒径８０ｍｍである。図１では、説明を判り易くするために円形断面で表示しているが、実際には、外面に曲面や凹凸、角などもある不定形である。蓄熱粉粒３０は、平均粒径３ｍｍで概略球形状をなしている。但し、完全な球形である必要はない。
【００２０】
図２（ｃ）は、蓄熱粉粒３０の詳細構造を示している。パラフィンなどからなる潜熱蓄熱剤３４を含浸させた、発泡ガラスなどからなる多孔質担持体３２の全体が、アクリル樹脂などからなる封入層３６で覆われている。このような構造を有することで、潜熱蓄熱剤３４が昇温溶融しても外部に漏出してしまうことが防止される。図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、蓄熱粉粒３０は、多孔質担持体３２に、液体状の潜熱蓄熱剤３４を含浸させたあと、その外周を封入層３６で覆って形成される。
調湿粒塊物２０に蓄熱粉粒３０を付着させるには、調湿粒塊物２０と蓄熱粉粒３０とを、アクリル樹脂からなるバインダー剤とともに混合攪拌し、バインダー剤の接合作用によって、調湿粒塊物２０の表面に蓄熱粉粒３０を付着させることができる。
【００２１】
〔換気装置〕
図３は、前記実施形態の調湿材１０を用いた換気装置を示す。
住宅４０は、居住者が存在する室内空間４２の下方に、床下空間４４を有する。床下空間４４に調湿処理室５０を備える。調湿処理室５０には調湿材１０が充填収容されている。調湿処理室５０には、屋外と連通する外気導入路５２と、室内空間４２と連通する換気供給路５４とが連結されている。図示を省略したが、外気導入路５２および換気供給路５４の途中あるいは端部には、換気ファンを備えておくことができる。
【００２２】
外気は外気導入路５２から調湿処理室５０に入る。季節や時刻によって、外気温は異なるので、調湿処理室５０に入る外気の温度は、上下に大きく変動する可能性がある。
調湿処理室５０に入った外気は、調湿材１０の間を通過する。調湿材１０の表面に存在する蓄熱粉粒３０と接触した外気は調温作用を受ける。具体的には、高温の外気は蓄熱粉粒３０に熱エネルギーを奪われて温度が下がる。低温の外気は蓄熱粉粒３０から熱を与えられて温度が上がる。外気の温度変動が緩和されることになる。一定の温度範囲になった外気は、調湿粒塊２０と接触して調湿作用を受ける。すなわち、過剰の湿気を含む外気からは湿気が取り除かれ、乾燥し過ぎた外気には水分が供給される。外気の温度に大きな変動がなければ、調湿粒塊２０による調湿機能は適切に働く。
【００２３】
その結果、室内空間４２には、外気の新鮮な空気であって、しかも、過剰な湿気が含まれたり乾燥し過ぎていたりすることがなく、居住者にとって快適な空気環境が実現することになる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明にかかる調湿材は、調湿性を有する調湿粒塊物の表面に、潜熱蓄熱性を有する蓄熱粉粒を付着されていることにより、調湿材と接触する空気が、蓄熱粉粒による調温作用を受けてから調湿粒塊物による調湿作用を受けることになる。その結果、調湿粒塊物の調湿機能が、空気の温度変動によって好ましくない影響を受けることが防止できる。例えば、住宅の換気装置に組み込まれた調湿材は、気候や昼夜間における気温変動の影響を受けることなく、安定した調湿機能を発揮することができ、室内空間の空気環境を居住に適した湿度条件に確実に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を表す調湿材の模式的断面図
【図２】蓄熱粉粒の製造工程および構造を示す断面図
【図３】調湿材を利用した換気装置の全体構造図
【符号の説明】
１０調湿材
２０調湿粒塊
３０蓄熱粉粒
３２多孔質担持体
３４潜熱蓄熱剤
３６封入層
４０住宅
４２室内空間
４４床下空間
５０調湿処理室
５２外気導入路
５４換気供給路

Claims

吸放湿性を有する調湿粒塊物と、
前記調湿粒塊物の表面に付着されてなり蓄熱性を有する蓄熱粉粒と
を備える調湿材。
前記調湿粒塊物が、珪質頁岩、大谷岩からなる群から選ばれる調湿材料またはその造粒物であり、平均粒径１５ｍｍ〜２０ｃｍであり、
前記蓄熱粉粒が、パラフィン、エチレン重合体からなる群から選ばれる潜熱蓄熱材料を含み、平均粒径０．５〜５ｍｍである
請求項１に記載の調湿材。
前記蓄熱粉粒が、粉粒状の多孔質担持体と、前記多孔質担持体に含浸された潜熱蓄熱剤と、前記潜熱蓄熱剤含浸多孔質担持体の外面を覆い、潜熱蓄熱剤を通過させない封入層とを備える
請求項１または２に記載の調湿材。
住宅の室内空間に外気を供給する換気装置であって、
請求項１〜３の何れかに記載の調湿材を収容してなる調湿処理室と、
前記調湿処理室に前記外気を導入する外気導入路と、
前記調湿処理室から前記室内空間に調湿処理された外気を供給する換気供給路とを備える
住宅の換気装置。
住宅の室内空間に外気を供給する換気方法であって、
請求項１〜３の何れかに記載の調湿材に前記外気を接触させ、調湿材の表面に存在する前記蓄熱粉粒で外気を調温したのち、前記調湿粒塊物で外気を調湿する住宅の換気方法。