JP2004190973A - 住居の換気装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、内外温度差に着目して、漏気による住居内の換気量或いは漏気量を考慮し、更にこの内外温度差による換気量の変動を検知して給気装置の給気量を制御することで空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居を提供することを可能にすることを目的としている。
【解決手段】気密住宅１の室内温度と室外温度との差を検知する熱電対温度計５を通気ダクト４の所定位置に配置し、該熱電対温度計５により検知された温度差に応じて給気量制御手段により給気扇３による給気量を制御するように構成したことを特徴とする。
【選択図】 図２
【解決手段】気密住宅１の室内温度と室外温度との差を検知する熱電対温度計５を通気ダクト４の所定位置に配置し、該熱電対温度計５により検知された温度差に応じて給気量制御手段により給気扇３による給気量を制御するように構成したことを特徴とする。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密住宅や住戸や居室（住戸内の気密部屋）等の気密住居の外気を給気し、住居外に排気する換気を常時連続して行う換気装置、給気扇及びそれ等を備えた気密住居に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気密住居の常時換気設備は、機械換気による換気量を一定に保つものが一般である。即ち、給排気扇による換気システムのある住居では、一定の風量を確保することが行われている。
【０００３】
現在、建築基準法関係シックハウス対策の改正試案では室内空気質への配慮から、特に気密性を改善していない住居においても常時換気設備の設置を義務付けることが検討されている。
【０００４】
一方、住居の漏気（住居の換気口以外の隙間から侵入、放出する空気）による換気回数（回/h；時間）は内外温度差、外気風速により変動し、住居の気密性はこの換気回数に大きく影響する。
【０００５】
室内空気質の観点からは、汚染物質の発生が大きくなる夏期への対応が重要であるため基本となる換気回数は夏期を想定する必要がある。また、省エネルギーの点では、換気による熱の搬出が問題であるため換気量は必要以上に大きくしたくないが、内外温度差が大きい冬期は漏気による換気回数が増大する傾向がある。冬期に換気回数が極めて大きくなることは熱の搬出によるエネルギー損失の増大や快適性を損なう等大きな問題である。
【０００６】
住居の気密性を高めることは計画換気を行うには有効であるが、漏気の減少分を補填するため機械換気の換気風量を増加する必要があり、年間を通じて消費電力の増加が生じる。また、気密処理による材料、施工等のコストアップを伴う。
【０００７】
換気過多を抑え、室内気流の風速を過度に上げることなく居住者が不快を感じないことを目的とした技術として、外気の取入口となる換気口の開口面積を可変して常に住宅内の気流を制御し、絶えず変化のある外気の取入口で給気風量を調整するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、留守になっている期間の長いリゾートマンション等の住戸において防カビを目的として室内温度検知手段及び外気温度検知手段とを備え、室内温度と外気温度との大小を比較判定し、外気温度が室内温度よりも低いと判定すれば、外気を室内に取り入れる換気手段を動作させる信号を出力する温度制御装置を設けたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
また、上階ホールやトイレ等の小部屋に温度を検知するセンサーを設けた排気用ファンを設け、センサーの検知温度に応じて該排気用ファンを常時弱運転または強運転に切り替えて住宅内の居室等の大部屋の換気を行うものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
また、室内温度が室外温度よりも高い状態で室内外の温度差が大きいときに屋根を貫通する縦ダクトを通して空気を排出するための排気扇の運転を停止し、空気の揚力を利用するパッシブ換気を行うものもある（例えば、特許文献４参照。）。
【００１１】
また、人感センサ、温度センサ、湿度センサの検知情報に基づいて排気ファンの排気量を制御するものもある（例えば、特許文献５参照。）。
【００１２】
また、室内温度検知手段、室内湿度検知手段、室外温度検知手段、室外湿度検知手段により室内エンタルピと外気エンタルピとの大小を比較判定し、外気エンタルピが室内エンタルピよりも低いと判定すれば外気を室内に取り入れるものもある（例えば、特許文献２、６参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３９０号公報
【特許文献２】
特開平５−７９６８１号公報
【特許文献３】
特開平１１−３２５５２４号公報
【特許文献４】
特開平１０−１７６８５１号公報
【特許文献５】
特開２００１−３５５８８５号公報
【特許文献６】
特開平６−１４７５８３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各従来例においても、気密住居における換気設備により最低必要な換気量を得ながら無駄な換気をしないように構成されたものはなく、特に冬期の換気量が増大するため省エネルギーの点で問題があった。
【００１５】
例えば、特許文献１の技術では、外気風の変動が問題になるが、外気風を適切に把握するには住宅各面への風圧力を認識する必要がある。これは、建物高さでも変わるため測定点が増え、しかも相互にバランスを確認する必要がある。時々刻々の外気風の変動は大きく、風速、風向も三次元的に常時変動しているため、これを瞬時に把握することは困難である。
【００１６】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、内外温度差に着目して、漏気による住居内の換気量或いは漏気量を考慮し、更にこの内外温度差による換気量の変動を検知して換気装置の換気量を制御することで空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居を提供せんとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等の検討によれば、外気風を月間の平均値にして取り扱うことで殆どバラツキがないことが判明している。そして、常時連続して換気を行う気密住居において、外気風の変動を平均的レベルで考慮した上で、室内外温度差に応じて住居の空気の交換を行えば良いことを見出したものである。
【００１８】
前記目的を達成するための本発明に係る住居の換気装置は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、その気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御する換気量制御手段を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上述の如く構成したので、換気量制御手段により気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気（漏気）量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００２０】
また、前記自然換気量の変化を、前記気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成すれば好ましい。例えば、住居の総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出することが出来る。そして、住居の必要換気量から漏気量を差し引いて必要換気量に不足する分の機械換気量を算出することが出来る。ここで、必要な機械換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、換気装置による機械換気量は簡単に算出出来る。
【００２１】
温度差の変化を得る手段としては、例えば、室内温度、室外温度を別々に検知手段により測定するか、若しくはその一方或いは両方を予め設定することにしても良い。
【００２２】
また、本発明に係る住居の換気装置の他の構成は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、住居の室外温度を検知する室外温度検知手段と、前記室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を算出する内外温度差算出手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に応じて、例えば、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。温度検知が室外だけであっても室内は空調されているので、その設定温度を予め設定された室内温度としてもしても良い。
【００２４】
また、本発明に係る住居の換気装置の他の構成は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、前記気密住居が所定の換気回数に達するように予め換気量が設定されたことを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、気密住居の内外温度差を予め想定することによりその気密住居の換気回数を求め、その所定の換気回数に達するように予め設定された換気量に応じて、例えば、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。室内外温度の予測データを用いるので温度検知手段が不要である。また、この室内外温度の予測データから、その住宅地の外気温度（室外温度）の変動予測が出来、室内温度は空調機の設定温度にすることにより換気量を決定することが出来る。
【００２６】
また、前記気密住居としては、気密住宅（１棟単位）またはアパートメントの住戸等を想定することが出来、また住宅或いは住戸内の気密部屋等の居室に適用することが出来る。ここで、気密住居とは、夏冬等の温度変化や、その他の条件変化に伴って漏気量が変化する住居であって漏気量が必要換気量に満たない住居をいう。また、住宅または住戸とは、トイレや浴室、洗面室等の空気汚染室を含む１棟または１戸の家であり、居室とは通常、人が居る部屋を想定することが出来る。
【００２７】
従って、被換気場所は住宅や住戸だけでなく居室（住宅または住戸内の一部屋）も対象として想定しており、換気制御としては給気や排気、更にはその両方の給排気を想定することが出来る。また、給気は屋外から新鮮な空気を取り入れることを想定すれば良いが、排気は屋外以外にも居室から廊下への排気や専用ダクトを介して排気する場合も想定出来る。
【００２８】
また、前記換気量制御手段は、換気装置の給気量のみを制御することが出来る。
【００２９】
また、住居の室内温度と室外温度との差を検知する内外温度差検知手段と、前記内外温度差検知手段により検知された温度差に応じて、住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御する給気量制御手段とを有して構成することが出来る。
【００３０】
このような構成では、内外温度差検知手段により検知された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００３１】
また、本発明に係る給気扇は、気密住居の給気を常時連続して行う給気扇であって、住居の室外温度を検知する室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことで、日射や雨や雪が当たらない場所に室外温度検知手段を設置することが出来、給気を常時連続して行う給気扇であるため通気路の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段により外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。従って、室外に別途、室外温度を検知する場所（例えば、百葉箱等）を設ける必要がない。
【００３３】
また、本発明に係る気密住居は、換気装置により常時連続して換気を行う気密住居であって、トイレ、風呂、洗面台等の空気汚染室から外気に向けて常時連続して排気を行う排気装置と、前記空気汚染室以外の室内空間に常時連続して外気を給気する前述の換気装置または給気扇とを有することを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、気密住居の室内に常時連続して外気を給気する換気装置または給気扇の給気量を制御することで漏気及び排気装置による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る住居の換気装置、給気扇を装備した気密住居の間取りの一例を示す図、図２は本発明に係る給気扇の構成を示す図、図３は年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の月毎の平均値の一例を示す図、図４は年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の日毎の平均値の一例を示す図、図５は所定の換気回数に設定するために給気装置の給気量を制御する様子を示すフローチャートである。
【００３６】
図１において、１は気密住居の一例となる気密住宅でり、図１（ａ）は気密住宅１の１階の間取りを示し、図１（ｂ）は気密住宅１の２階の間取りを示す。気密住宅１において空気汚染室となる１階のトイレ１ａ、２階のトイレ１ｂ及び１階の風呂１ｃには、夫々該空気汚染室から外気に向けて常時連続して排気を行う換気装置としての排気装置２が設けられている。尚、図示しないが、空気汚染室としては洗面台が設けられた洗面室に排気装置２を設ける場合もある。
【００３７】
また、気密住宅１において、空気汚染室以外の室内空間として居室となる１階の和室１ｄ、食堂兼居間１ｉ、２階の洋室１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈには、夫々該空気汚染室以外の室内空間としての居室に常時連続して外気を給気する換気装置であって給気装置となる給気扇３が設けられている。
【００３８】
これ等の排気装置２及び給気扇３により気密住宅１の換気を常時連続して行う換気装置を構成している。
【００３９】
気密住宅１は、図３及び図４に示すように、図３及び図４のＣ＝２〜７で示す各相当隙間面積（cm2/m2）に応じて、年間の漏気による換気回数（回/ｈ；時間）が、内外温度差Ｄ、外気風速Ｃにより変動し、気密住宅１の気密性は、この換気回数に大きく影響することが判明している。
【００４０】
例えば、図３及び図４に示すように、内外温度差Ｄが小さくなる夏期には、該内外温度差Ｄによる住居内外差圧が小さくなり、住居隙間による季節や時刻に応じた自然換気量（漏気量）が減少するため換気量が減少し、水蒸気、二酸化炭素、或いはホルムアルデヒド等の汚染物質の排除が不足がちとなる。また、内外温度差Ｄが大きくなる冬期には、該内外温度差Ｄによる住居内外差圧が大きくなり、住居隙間による季節や時刻に応じた漏気量が増大するため換気量が増大し、暖房等のエネルギー損失が増大するという問題がある。
【００４１】
尚、図３及び図４において、外気温度Ａ及び外気風速Ｃは、日本建築学会編の拡張アメダス気象データ標準年「東京」を使用した一例であり、換気回数Ｅ〜Ｊは換気回路網シミュレーション（プラン：132ｍ2、全館１室）結果を基に重回帰分析から作成した分散共分散行列による重回帰式を使用して算出した予測値を示す。
【００４２】
尚、アメダス（Automated Meteorological Data Acquisition System）は地域気象観測システムであり、無人自動気象観測装置で観測された気象情報を電話回線等を経由して地域気象観測センターに集めて編集し、全国の気象台等へ配信するものである。観測項目には、降水量、風向・風速、気温、日照時間や降雪量等が設定されている。
【００４３】
また、図３及び図４の換気回数Ｅ〜Ｊにおいて、Ｃ＝２〜７は、相当隙間面積が２cm2/m2〜７cm2/m2であることを示し、縦軸に示された漏気の換気回数（回/ｈ）の目盛りにおいて、例えば、０．７０は、全室の空気体積の７０％に相当する体積の空気を１時間に換気（給気量＝排気量）することを示す。
【００４４】
図２（ａ），（ｂ）において、１階の和室１ｄ、食堂兼居間１ｉや２階の各洋室１ｅ〜１ｈの壁面に設けられた給気扇３は、駆動源となるモータ３ａの出力軸に固定されたファン３ｂが回転することにより、気密住宅１内への給気を行うようになっている。
【００４５】
また、ファン３ｂから住居外部に連通する通気路となる通気ダクト４内であって、日射や降雨や降雪を受けない位置には、気密住宅１の室内温度と室外温度との差を検知する内外温度差検知手段となる熱電対温度計５の気密住宅１の室外温度を検知する室外温度検知手段となる室外側端部５ａが配置されている。熱電対温度計５は温度検出手段であって温度センサの一例として採用しているが、他の構成の温度センサを使用することも出来る。
【００４６】
ファン３ｂよりも室内側（図２（ａ）の左側）には、該ファン３ｂに対面する側が閉塞され、通気ダクト４に直交する方向に開口部が設けられたパッキン部材３ｃが設けられており、その開口部には方形環状のフィルター部材３ｄが設けられている。
【００４７】
パッキン部材３ｃの閉塞された位置には、気密住宅１の室内温度を検知する室内温度検知手段であって温度センサの一例となる熱電対温度計５の室内側端部５ｂが設けられており、ファン３ｂによる吹き出し風が該室内側端部５ｂに直接当たらないように設定されている。
【００４８】
通気ダクト４の室外側には防雨フード４ａが設けられており、ファン３ｂと、通気ダクト４の外側に設けられた防雨フード４ａとの間に熱電対温度計５の室外側端部５ａを配置したことで、室外温度を検知する室外温度検知手段となる熱電対温度計５の室外側端部５ａを日射や降雨や降雪を受けない位置に設置することが出来、給気扇３により給気を常時連続して行う場合、通気ダクト４の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段となる熱電対温度計５の室外側端部５ａにより外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。
【００４９】
また、熱電対温度計５の室外側端部５ａをファン３ｂと防雨フード４ａとの間に設置したことで、現場における配線工事を削減することが出来る。また、給気扇３は居室の外壁に取り付けられるため、通常、陽当たりの良い場所に設置されるが、熱電対温度計５の室外側端部５ａをファン３ｂと防雨フード４ａとの間に設置したことで、日射や雨水に対する特別の配慮をする必要が無い。
【００５０】
上述した内外温度差検知手段となる熱電対温度計５により検知された温度差に応じて、図示しない給気量制御手段により、気密住宅１の室内に常時連続して外気を給気する給気装置となる給気扇３のモータ３ａの回転数を制御することにより給気扇３による室内への給気量を制御することが出来る。
【００５１】
気密住宅１に必要な換気量から該気密住宅１の隙間による季節や時刻に応じた漏気量を減じた換気量に応じて換気装置の換気量を制御する換気量制御手段となる給気量制御手段としては、給気扇３のモータ３ａの駆動電源を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を装備したコンピュータシステムにより構成することが出来、モータ３ａの回転数を制御するに当たっては、例えば、モータ３ａの駆動電源に設けられたインバータの周波数を変化させてモータ３ａの回転数を変化させるように構成することが出来る。
【００５２】
図５（ａ）は給気扇３による室内への給気量の設定を行う様子を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１において、気密住宅１の相当隙間面積の確認を行う。特に、工業化住戸等では相当隙間面積の平均的レベルが容易に想定出来る。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、対象空間となる和室１ｄ、食堂兼居間１ｉや洋室１ｅ〜１ｈ等の居室の床面積の確認を行う。尚、各居室や空気汚染室相互を連絡する廊下等は排気装置２や給気扇３による換気流路として想定することが出来る。
【００５４】
次に、各部屋の配置や形状による影響を的確に判断する場合には、ステップＳ３において、総隙間面積の算出を行う。尚、相当隙間面積が各部屋の床面積に比例すると判断する場合にはステップＳ３を省略することが出来る。
【００５５】
次に、ステップＳ４において、内外温度差が最小になるときの漏気量を算出して最小漏気量の設定を行い、漏気による換気回数の設定を行う。ここで、室床面積と相当隙間面積との関係を比例関係とすれば、相当隙間面積に略比例する漏気量は室床面積により決まる。従って、室床面積と内外温度差から漏気量が把握出来る。また、図３及び図４の外気風速Ｃで示すように、外気風は年間を通じて略一定値として考慮することが出来、地域毎で個別に設定することも出来る。
【００５６】
次に、ステップＳ５において、必要換気回数と漏気の換気回数とを比較して不足分を算出し、給気扇３による最大給気量の設定を行う。即ち、気密住宅１に必要な換気量となる必要換気回数から、該気密住宅１の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量となる漏気の換気回数を差し引いた換気量に応じて換気装置となる給気扇３の換気量を制御する。
【００５７】
ここで、必要換気回数は、前述した建築基準法関係シックハウス対策の改正試案において住戸の居室等の有効換気回数が０．７以上と記載されたことに基づいて、本実施形態では、図３及び図４に示す縦軸の換気回数で０．７（回/h）と設定し、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数との差分を給気扇３による最大給気量として設定した。
【００５８】
図５(ｂ）は給気扇３の作動条件の設定を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ11〜Ｓ13において、熱電対温度計５により室外温度と室内温度との温度差を検知する。ステップＳ11、Ｓ12では室外温度と室内温度との夫々に相当する温度またはそれに代わる数値を把握し、ステップＳ13では室外温度と室内温度との温度差に関する信号を取得する。
【００５９】
尚、本実施形態では、熱電対温度計５により室外温度と室内温度との温度差を直接測定するように構成したものであるが、ステップＳ11、Ｓ12において室外温度と室内温度とを夫々別々の温度計により測定し、ステップＳ13において、それ等の温度計により検知した温度の差を測定或いは計算して室外温度と室内温度との温度差を検知するように構成しても良い。
【００６０】
次に、ステップＳ14において、総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出し、その漏気量を設定する。即ち、漏気量の変化を、気密住宅１の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成することが出来る。
【００６１】
次に、ステップＳ15において、必要換気量に不足する分の給気扇３による換気量を算出する。ここで、必要な換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、給気扇３による換気量は簡単に算出出来る。
【００６２】
次に、ステップＳ16において、給気扇３（モータ３ａ）の回転数及び通気ダクト４の流路面積から該給気扇３による給気量を算出する。次に、ステップＳ17において、運転条件に合わせて給気扇３の作動を行う。
【００６３】
ここで、気密住宅１の各居室に設けられた複数の給気扇３の内、全ての給気扇３を連続運転することでも良いし、所定の給気扇３を運転し、残りの給気扇３を停止させて総合的に連続運転することでも良い。また、各給気扇３の給気量を全て同じ給気量に設定しても良いし、個別に適宜設定しても良いし、更には複数の給気扇３の給気量を段階的に変化させるように設定しても良い。
【００６４】
次に、ステップＳ18において、給気扇３により必要な給気量を室内に供給する。
【００６５】
ここで、漏気量は、標準的と思われるモデルプランを設定し、換気回路網計算により内外温度差、外気風の換気動力を考慮して算出した。例えば、内外温度差が０℃、２℃、２０℃、外気風の風速が０m/s、２m/s、２．８m/s、相当隙間面積が２cm2/m2、５cm2/m2、７cm2/m2の各３水準で計算を行い、各因子の影響を重回帰分析により分散共分散行列による重回帰式として求めた。
【００６６】
また、外気条件の確認としては、相当隙間面積が２cm2/m2〜５cm2/m2の気密住宅１を建設する主要な地域について、外気温度及び外気風速の変動状況をアメダス気象データ等を用いて確認した。その結果、東京、前橋、京都等が特徴ある地域と見られたが、外気風速の月平均は殆ど変わらないことが判明した。
【００６７】
また、室内温度は、本来、冷暖房の運転条件で大きく変化するが、ここでは計算の簡素化のため年間冷暖房負荷の算出条件としても使用される１８℃〜２７℃の範囲を１年間周期的に変化するものとした。
【００６８】
上記漏気量の関数、外気条件及び室内温度条件を用いて漏気量を算出した。図３に示す如く、漏気量（換気回数Ｅ〜Ｊ）は外気風の影響は殆ど受けることなく内外温度差Ｄの影響により支配されていることが分かる。従って、内外温度差Ｄに基づいて給気扇３を制御することは制御系の構成としては簡易でありながら且つ有効な手段である。
【００６９】
尚、簡素化した制御方法としては、図５（ｂ）のステップＳ14〜Ｓ17を省略し、代わりにステップＳ13において、室内温度と室外温度との温度差に関する信号を取得した後、その温度差に基づいて給気扇３のモータ３ａの回転数等を直接決定し、設定条件に合わせて給気扇３を作動させることも出来る。
【００７０】
また、前記実施形態では、内外温度検知手段となる熱電対温度計５により室内温度と室外温度との実測値の温度差に基づいて給気扇３のモータ３ａを制御することで給気量のみを制御するように構成した一例であるが、他の構成として、気密住宅１の室外温度を検知する室外温度検知手段を、図２（ａ）に示すように、通気ダクト４のファン３ｂと防雨フード４ａとの間に配置し、該室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を前述と同様なコンピュータシステムにより構築された内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に基づいて給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７１】
ここで、予め設定される室内温度は、一定温度にしても良いし、図３及び図４に示されるように予め測定された年間の室内温度Ｂをプログラムしておき、これを利用してコンピュータシステムによりプログラムを読み込んで、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出しても良い。
【００７２】
また、更に他の構成として、気密住宅１の内外温度差を予め想定することにより気密住宅１が所定の換気回数に達するように予め給気扇３による給気量を設定し、その給気量に応じて、前述と同様なコンピュータシステムにより構築された給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７３】
ここで、予め設定される給気量は、図３及び図４に示されるように、必要換気回数として、前述した建築基準法関係シックハウス対策の改正試案において住居の居室等の有効換気回数が０．７（回/h）以上と記載されたことに基づいて、図３及び図４に示す縦軸の換気回数で０．７（回/h）と設定し、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数との差分を給気扇３による必要給気量として設定することが出来る。
【００７４】
そして、予め設定された年間の換気回数０．７（回/h）と、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数（回/h）との差分を必要給気量としてプログラムしておき、これを利用してコンピュータシステムによりプログラムを読み込んで、給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７５】
このように、内外温度差や給気扇３による給気量を直接入力するためには、コンピュータシステムに設けられたタイマーにより給気扇３のモータ３ａの運転条件を出力し、内外温度差や給気量により給気扇３のモータ３ａの回転数等を直接決定して設定条件に合わせて作動させ、給気扇３による必要給気量を供給することが出来る。
【００７６】
尚、前記各実施形態では、給気扇３による給気量の制御としてモータ３ａの回転数を制御する場合の一例について説明したが、通気ダクト４に設けたシャッター部材等により通気ダクト４の流路面積を制御することでも良い。
【００７７】
また、気密住宅１の居室に設けられる複数の給気扇３のうち、常時連続運転される給気扇３と、オン／オフ制御される給気扇３とを適宜組み合わせて構成することでも良い。また、給気扇３は風量が一定に設定されたものや適宜可変出来るものでも良い。
【００７８】
また、気密住宅１は、在来木造住戸を除く住戸として、例えば、鉄筋コンクリート製の気密住宅１に適用すれば好ましく、相当隙間面積では、１cm2/m2以上、且つ７cm2/m2以下の気密住宅１に好適である。通常、鉄筋コンクリート製の住戸では、相当隙間面積が０cm2/m2以上、且つ２cm2/m2以下の範囲である。通常、相当隙間面積が１cm2/m2であれば、外気温度等により漏気が殆ど変動しない。在来木造住戸は相当隙間面積が１５cm2/m2あり、漏気のみで必要換気量が得られる。
【００７９】
また、室内温度検知手段は通気ダクト４から外れた居室の内壁等の所定位置に設置しても良い。
【００８０】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、漏気による住居内の換気を考慮し、更に内外温度差に着目して、この内外温度差による換気量の変動を検知して給気装置の給気量を制御することで空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居を提供することが出来る。
【００８１】
即ち、請求項１に記載した換気装置によれば、換気量制御手段により気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００８２】
また、自然換気量の変化を、気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成することが出来る。例えば、住居の総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出することが出来る。そして、住居の必要換気量から漏気量を差し引いて必要換気量に不足する分の換気量を算出することが出来る。ここで、必要な換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、換気装置による機械換気量は簡単に算出出来る。
【００８３】
また、気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化を、例えば、内外温度差検知手段により検知し、その検知された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００８４】
また、請求項３に記載した換気装置によれば、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。また、室内温度検知手段を省略出来る。
【００８５】
また、請求項４に記載した換気装置によれば、気密住居が所定の換気回数に達するように予め設定された換気量に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。また、室内外温度検知手段を省略出来る。
【００８６】
また、本発明に係る給気扇によれば、室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことで、日射や雨や雪が当たらない場所に室外温度検知手段を設置することが出来、給気を常時連続して行う給気扇であるため通気路の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段により外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。また、別途、室外温度検知場所を設ける必要がない。また、室外温度検知手段を給気扇に一体的に設置することが出来、施工等に有利である。
【００８７】
また、本発明に係る気密住居によれば、気密住居の室内に常時連続して外気を給気する換気装置または給気扇の給気量を制御することで漏気及び排気装置による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る住居の換気装置、給気扇を装備した気密住戸の間取りの一例を示す図である。
【図２】本発明に係る給気扇の構成を示す図である。
【図３】年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の月毎の平均値の一例を示す図である。
【図４】年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の日毎の平均値の一例を示す図である。
【図５】所定の換気回数に設定するために給気装置の給気量を制御する様子を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…気密住宅
１ａ，１ｂ…トイレ
１ｃ…風呂
１ｄ…和室
１ｅ〜１ｈ…洋室
１ｉ…食堂兼居間
２…排気装置
３…給気扇
３ａ…モータ
３ｂ…ファン
３ｃ…パッキン部材
３ｄ…フィルター部材
４…通気ダクト
４ａ…防雨フード
５…熱電対温度計
５ａ…室外側端部
５ｂ…室内側端部
【発明の属する技術分野】
本発明は、気密住宅や住戸や居室（住戸内の気密部屋）等の気密住居の外気を給気し、住居外に排気する換気を常時連続して行う換気装置、給気扇及びそれ等を備えた気密住居に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気密住居の常時換気設備は、機械換気による換気量を一定に保つものが一般である。即ち、給排気扇による換気システムのある住居では、一定の風量を確保することが行われている。
【０００３】
現在、建築基準法関係シックハウス対策の改正試案では室内空気質への配慮から、特に気密性を改善していない住居においても常時換気設備の設置を義務付けることが検討されている。
【０００４】
一方、住居の漏気（住居の換気口以外の隙間から侵入、放出する空気）による換気回数（回/h；時間）は内外温度差、外気風速により変動し、住居の気密性はこの換気回数に大きく影響する。
【０００５】
室内空気質の観点からは、汚染物質の発生が大きくなる夏期への対応が重要であるため基本となる換気回数は夏期を想定する必要がある。また、省エネルギーの点では、換気による熱の搬出が問題であるため換気量は必要以上に大きくしたくないが、内外温度差が大きい冬期は漏気による換気回数が増大する傾向がある。冬期に換気回数が極めて大きくなることは熱の搬出によるエネルギー損失の増大や快適性を損なう等大きな問題である。
【０００６】
住居の気密性を高めることは計画換気を行うには有効であるが、漏気の減少分を補填するため機械換気の換気風量を増加する必要があり、年間を通じて消費電力の増加が生じる。また、気密処理による材料、施工等のコストアップを伴う。
【０００７】
換気過多を抑え、室内気流の風速を過度に上げることなく居住者が不快を感じないことを目的とした技術として、外気の取入口となる換気口の開口面積を可変して常に住宅内の気流を制御し、絶えず変化のある外気の取入口で給気風量を調整するものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００８】
また、留守になっている期間の長いリゾートマンション等の住戸において防カビを目的として室内温度検知手段及び外気温度検知手段とを備え、室内温度と外気温度との大小を比較判定し、外気温度が室内温度よりも低いと判定すれば、外気を室内に取り入れる換気手段を動作させる信号を出力する温度制御装置を設けたものもある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
また、上階ホールやトイレ等の小部屋に温度を検知するセンサーを設けた排気用ファンを設け、センサーの検知温度に応じて該排気用ファンを常時弱運転または強運転に切り替えて住宅内の居室等の大部屋の換気を行うものもある（例えば、特許文献３参照。）。
【００１０】
また、室内温度が室外温度よりも高い状態で室内外の温度差が大きいときに屋根を貫通する縦ダクトを通して空気を排出するための排気扇の運転を停止し、空気の揚力を利用するパッシブ換気を行うものもある（例えば、特許文献４参照。）。
【００１１】
また、人感センサ、温度センサ、湿度センサの検知情報に基づいて排気ファンの排気量を制御するものもある（例えば、特許文献５参照。）。
【００１２】
また、室内温度検知手段、室内湿度検知手段、室外温度検知手段、室外湿度検知手段により室内エンタルピと外気エンタルピとの大小を比較判定し、外気エンタルピが室内エンタルピよりも低いと判定すれば外気を室内に取り入れるものもある（例えば、特許文献２、６参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００２−２５７３９０号公報
【特許文献２】
特開平５−７９６８１号公報
【特許文献３】
特開平１１−３２５５２４号公報
【特許文献４】
特開平１０−１７６８５１号公報
【特許文献５】
特開２００１−３５５８８５号公報
【特許文献６】
特開平６−１４７５８３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各従来例においても、気密住居における換気設備により最低必要な換気量を得ながら無駄な換気をしないように構成されたものはなく、特に冬期の換気量が増大するため省エネルギーの点で問題があった。
【００１５】
例えば、特許文献１の技術では、外気風の変動が問題になるが、外気風を適切に把握するには住宅各面への風圧力を認識する必要がある。これは、建物高さでも変わるため測定点が増え、しかも相互にバランスを確認する必要がある。時々刻々の外気風の変動は大きく、風速、風向も三次元的に常時変動しているため、これを瞬時に把握することは困難である。
【００１６】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、内外温度差に着目して、漏気による住居内の換気量或いは漏気量を考慮し、更にこの内外温度差による換気量の変動を検知して換気装置の換気量を制御することで空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居を提供せんとするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明者等の検討によれば、外気風を月間の平均値にして取り扱うことで殆どバラツキがないことが判明している。そして、常時連続して換気を行う気密住居において、外気風の変動を平均的レベルで考慮した上で、室内外温度差に応じて住居の空気の交換を行えば良いことを見出したものである。
【００１８】
前記目的を達成するための本発明に係る住居の換気装置は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、その気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御する換気量制御手段を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、上述の如く構成したので、換気量制御手段により気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気（漏気）量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００２０】
また、前記自然換気量の変化を、前記気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成すれば好ましい。例えば、住居の総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出することが出来る。そして、住居の必要換気量から漏気量を差し引いて必要換気量に不足する分の機械換気量を算出することが出来る。ここで、必要な機械換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、換気装置による機械換気量は簡単に算出出来る。
【００２１】
温度差の変化を得る手段としては、例えば、室内温度、室外温度を別々に検知手段により測定するか、若しくはその一方或いは両方を予め設定することにしても良い。
【００２２】
また、本発明に係る住居の換気装置の他の構成は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、住居の室外温度を検知する室外温度検知手段と、前記室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を算出する内外温度差算出手段とを有することを特徴とする。
【００２３】
上記構成によれば、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に応じて、例えば、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。温度検知が室外だけであっても室内は空調されているので、その設定温度を予め設定された室内温度としてもしても良い。
【００２４】
また、本発明に係る住居の換気装置の他の構成は、気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、前記気密住居が所定の換気回数に達するように予め換気量が設定されたことを特徴とする。
【００２５】
上記構成によれば、気密住居の内外温度差を予め想定することによりその気密住居の換気回数を求め、その所定の換気回数に達するように予め設定された換気量に応じて、例えば、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。室内外温度の予測データを用いるので温度検知手段が不要である。また、この室内外温度の予測データから、その住宅地の外気温度（室外温度）の変動予測が出来、室内温度は空調機の設定温度にすることにより換気量を決定することが出来る。
【００２６】
また、前記気密住居としては、気密住宅（１棟単位）またはアパートメントの住戸等を想定することが出来、また住宅或いは住戸内の気密部屋等の居室に適用することが出来る。ここで、気密住居とは、夏冬等の温度変化や、その他の条件変化に伴って漏気量が変化する住居であって漏気量が必要換気量に満たない住居をいう。また、住宅または住戸とは、トイレや浴室、洗面室等の空気汚染室を含む１棟または１戸の家であり、居室とは通常、人が居る部屋を想定することが出来る。
【００２７】
従って、被換気場所は住宅や住戸だけでなく居室（住宅または住戸内の一部屋）も対象として想定しており、換気制御としては給気や排気、更にはその両方の給排気を想定することが出来る。また、給気は屋外から新鮮な空気を取り入れることを想定すれば良いが、排気は屋外以外にも居室から廊下への排気や専用ダクトを介して排気する場合も想定出来る。
【００２８】
また、前記換気量制御手段は、換気装置の給気量のみを制御することが出来る。
【００２９】
また、住居の室内温度と室外温度との差を検知する内外温度差検知手段と、前記内外温度差検知手段により検知された温度差に応じて、住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御する給気量制御手段とを有して構成することが出来る。
【００３０】
このような構成では、内外温度差検知手段により検知された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００３１】
また、本発明に係る給気扇は、気密住居の給気を常時連続して行う給気扇であって、住居の室外温度を検知する室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことを特徴とする。
【００３２】
上記構成によれば、室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことで、日射や雨や雪が当たらない場所に室外温度検知手段を設置することが出来、給気を常時連続して行う給気扇であるため通気路の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段により外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。従って、室外に別途、室外温度を検知する場所（例えば、百葉箱等）を設ける必要がない。
【００３３】
また、本発明に係る気密住居は、換気装置により常時連続して換気を行う気密住居であって、トイレ、風呂、洗面台等の空気汚染室から外気に向けて常時連続して排気を行う排気装置と、前記空気汚染室以外の室内空間に常時連続して外気を給気する前述の換気装置または給気扇とを有することを特徴とする。
【００３４】
上記構成によれば、気密住居の室内に常時連続して外気を給気する換気装置または給気扇の給気量を制御することで漏気及び排気装置による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００３５】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係る住居の換気装置、給気扇を装備した気密住居の間取りの一例を示す図、図２は本発明に係る給気扇の構成を示す図、図３は年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の月毎の平均値の一例を示す図、図４は年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の日毎の平均値の一例を示す図、図５は所定の換気回数に設定するために給気装置の給気量を制御する様子を示すフローチャートである。
【００３６】
図１において、１は気密住居の一例となる気密住宅でり、図１（ａ）は気密住宅１の１階の間取りを示し、図１（ｂ）は気密住宅１の２階の間取りを示す。気密住宅１において空気汚染室となる１階のトイレ１ａ、２階のトイレ１ｂ及び１階の風呂１ｃには、夫々該空気汚染室から外気に向けて常時連続して排気を行う換気装置としての排気装置２が設けられている。尚、図示しないが、空気汚染室としては洗面台が設けられた洗面室に排気装置２を設ける場合もある。
【００３７】
また、気密住宅１において、空気汚染室以外の室内空間として居室となる１階の和室１ｄ、食堂兼居間１ｉ、２階の洋室１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈには、夫々該空気汚染室以外の室内空間としての居室に常時連続して外気を給気する換気装置であって給気装置となる給気扇３が設けられている。
【００３８】
これ等の排気装置２及び給気扇３により気密住宅１の換気を常時連続して行う換気装置を構成している。
【００３９】
気密住宅１は、図３及び図４に示すように、図３及び図４のＣ＝２〜７で示す各相当隙間面積（cm2/m2）に応じて、年間の漏気による換気回数（回/ｈ；時間）が、内外温度差Ｄ、外気風速Ｃにより変動し、気密住宅１の気密性は、この換気回数に大きく影響することが判明している。
【００４０】
例えば、図３及び図４に示すように、内外温度差Ｄが小さくなる夏期には、該内外温度差Ｄによる住居内外差圧が小さくなり、住居隙間による季節や時刻に応じた自然換気量（漏気量）が減少するため換気量が減少し、水蒸気、二酸化炭素、或いはホルムアルデヒド等の汚染物質の排除が不足がちとなる。また、内外温度差Ｄが大きくなる冬期には、該内外温度差Ｄによる住居内外差圧が大きくなり、住居隙間による季節や時刻に応じた漏気量が増大するため換気量が増大し、暖房等のエネルギー損失が増大するという問題がある。
【００４１】
尚、図３及び図４において、外気温度Ａ及び外気風速Ｃは、日本建築学会編の拡張アメダス気象データ標準年「東京」を使用した一例であり、換気回数Ｅ〜Ｊは換気回路網シミュレーション（プラン：132ｍ2、全館１室）結果を基に重回帰分析から作成した分散共分散行列による重回帰式を使用して算出した予測値を示す。
【００４２】
尚、アメダス（Automated Meteorological Data Acquisition System）は地域気象観測システムであり、無人自動気象観測装置で観測された気象情報を電話回線等を経由して地域気象観測センターに集めて編集し、全国の気象台等へ配信するものである。観測項目には、降水量、風向・風速、気温、日照時間や降雪量等が設定されている。
【００４３】
また、図３及び図４の換気回数Ｅ〜Ｊにおいて、Ｃ＝２〜７は、相当隙間面積が２cm2/m2〜７cm2/m2であることを示し、縦軸に示された漏気の換気回数（回/ｈ）の目盛りにおいて、例えば、０．７０は、全室の空気体積の７０％に相当する体積の空気を１時間に換気（給気量＝排気量）することを示す。
【００４４】
図２（ａ），（ｂ）において、１階の和室１ｄ、食堂兼居間１ｉや２階の各洋室１ｅ〜１ｈの壁面に設けられた給気扇３は、駆動源となるモータ３ａの出力軸に固定されたファン３ｂが回転することにより、気密住宅１内への給気を行うようになっている。
【００４５】
また、ファン３ｂから住居外部に連通する通気路となる通気ダクト４内であって、日射や降雨や降雪を受けない位置には、気密住宅１の室内温度と室外温度との差を検知する内外温度差検知手段となる熱電対温度計５の気密住宅１の室外温度を検知する室外温度検知手段となる室外側端部５ａが配置されている。熱電対温度計５は温度検出手段であって温度センサの一例として採用しているが、他の構成の温度センサを使用することも出来る。
【００４６】
ファン３ｂよりも室内側（図２（ａ）の左側）には、該ファン３ｂに対面する側が閉塞され、通気ダクト４に直交する方向に開口部が設けられたパッキン部材３ｃが設けられており、その開口部には方形環状のフィルター部材３ｄが設けられている。
【００４７】
パッキン部材３ｃの閉塞された位置には、気密住宅１の室内温度を検知する室内温度検知手段であって温度センサの一例となる熱電対温度計５の室内側端部５ｂが設けられており、ファン３ｂによる吹き出し風が該室内側端部５ｂに直接当たらないように設定されている。
【００４８】
通気ダクト４の室外側には防雨フード４ａが設けられており、ファン３ｂと、通気ダクト４の外側に設けられた防雨フード４ａとの間に熱電対温度計５の室外側端部５ａを配置したことで、室外温度を検知する室外温度検知手段となる熱電対温度計５の室外側端部５ａを日射や降雨や降雪を受けない位置に設置することが出来、給気扇３により給気を常時連続して行う場合、通気ダクト４の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段となる熱電対温度計５の室外側端部５ａにより外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。
【００４９】
また、熱電対温度計５の室外側端部５ａをファン３ｂと防雨フード４ａとの間に設置したことで、現場における配線工事を削減することが出来る。また、給気扇３は居室の外壁に取り付けられるため、通常、陽当たりの良い場所に設置されるが、熱電対温度計５の室外側端部５ａをファン３ｂと防雨フード４ａとの間に設置したことで、日射や雨水に対する特別の配慮をする必要が無い。
【００５０】
上述した内外温度差検知手段となる熱電対温度計５により検知された温度差に応じて、図示しない給気量制御手段により、気密住宅１の室内に常時連続して外気を給気する給気装置となる給気扇３のモータ３ａの回転数を制御することにより給気扇３による室内への給気量を制御することが出来る。
【００５１】
気密住宅１に必要な換気量から該気密住宅１の隙間による季節や時刻に応じた漏気量を減じた換気量に応じて換気装置の換気量を制御する換気量制御手段となる給気量制御手段としては、給気扇３のモータ３ａの駆動電源を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）やメモリ等を装備したコンピュータシステムにより構成することが出来、モータ３ａの回転数を制御するに当たっては、例えば、モータ３ａの駆動電源に設けられたインバータの周波数を変化させてモータ３ａの回転数を変化させるように構成することが出来る。
【００５２】
図５（ａ）は給気扇３による室内への給気量の設定を行う様子を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１において、気密住宅１の相当隙間面積の確認を行う。特に、工業化住戸等では相当隙間面積の平均的レベルが容易に想定出来る。
【００５３】
次に、ステップＳ２において、対象空間となる和室１ｄ、食堂兼居間１ｉや洋室１ｅ〜１ｈ等の居室の床面積の確認を行う。尚、各居室や空気汚染室相互を連絡する廊下等は排気装置２や給気扇３による換気流路として想定することが出来る。
【００５４】
次に、各部屋の配置や形状による影響を的確に判断する場合には、ステップＳ３において、総隙間面積の算出を行う。尚、相当隙間面積が各部屋の床面積に比例すると判断する場合にはステップＳ３を省略することが出来る。
【００５５】
次に、ステップＳ４において、内外温度差が最小になるときの漏気量を算出して最小漏気量の設定を行い、漏気による換気回数の設定を行う。ここで、室床面積と相当隙間面積との関係を比例関係とすれば、相当隙間面積に略比例する漏気量は室床面積により決まる。従って、室床面積と内外温度差から漏気量が把握出来る。また、図３及び図４の外気風速Ｃで示すように、外気風は年間を通じて略一定値として考慮することが出来、地域毎で個別に設定することも出来る。
【００５６】
次に、ステップＳ５において、必要換気回数と漏気の換気回数とを比較して不足分を算出し、給気扇３による最大給気量の設定を行う。即ち、気密住宅１に必要な換気量となる必要換気回数から、該気密住宅１の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量となる漏気の換気回数を差し引いた換気量に応じて換気装置となる給気扇３の換気量を制御する。
【００５７】
ここで、必要換気回数は、前述した建築基準法関係シックハウス対策の改正試案において住戸の居室等の有効換気回数が０．７以上と記載されたことに基づいて、本実施形態では、図３及び図４に示す縦軸の換気回数で０．７（回/h）と設定し、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数との差分を給気扇３による最大給気量として設定した。
【００５８】
図５(ｂ）は給気扇３の作動条件の設定を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ11〜Ｓ13において、熱電対温度計５により室外温度と室内温度との温度差を検知する。ステップＳ11、Ｓ12では室外温度と室内温度との夫々に相当する温度またはそれに代わる数値を把握し、ステップＳ13では室外温度と室内温度との温度差に関する信号を取得する。
【００５９】
尚、本実施形態では、熱電対温度計５により室外温度と室内温度との温度差を直接測定するように構成したものであるが、ステップＳ11、Ｓ12において室外温度と室内温度とを夫々別々の温度計により測定し、ステップＳ13において、それ等の温度計により検知した温度の差を測定或いは計算して室外温度と室内温度との温度差を検知するように構成しても良い。
【００６０】
次に、ステップＳ14において、総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出し、その漏気量を設定する。即ち、漏気量の変化を、気密住宅１の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成することが出来る。
【００６１】
次に、ステップＳ15において、必要換気量に不足する分の給気扇３による換気量を算出する。ここで、必要な換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、給気扇３による換気量は簡単に算出出来る。
【００６２】
次に、ステップＳ16において、給気扇３（モータ３ａ）の回転数及び通気ダクト４の流路面積から該給気扇３による給気量を算出する。次に、ステップＳ17において、運転条件に合わせて給気扇３の作動を行う。
【００６３】
ここで、気密住宅１の各居室に設けられた複数の給気扇３の内、全ての給気扇３を連続運転することでも良いし、所定の給気扇３を運転し、残りの給気扇３を停止させて総合的に連続運転することでも良い。また、各給気扇３の給気量を全て同じ給気量に設定しても良いし、個別に適宜設定しても良いし、更には複数の給気扇３の給気量を段階的に変化させるように設定しても良い。
【００６４】
次に、ステップＳ18において、給気扇３により必要な給気量を室内に供給する。
【００６５】
ここで、漏気量は、標準的と思われるモデルプランを設定し、換気回路網計算により内外温度差、外気風の換気動力を考慮して算出した。例えば、内外温度差が０℃、２℃、２０℃、外気風の風速が０m/s、２m/s、２．８m/s、相当隙間面積が２cm2/m2、５cm2/m2、７cm2/m2の各３水準で計算を行い、各因子の影響を重回帰分析により分散共分散行列による重回帰式として求めた。
【００６６】
また、外気条件の確認としては、相当隙間面積が２cm2/m2〜５cm2/m2の気密住宅１を建設する主要な地域について、外気温度及び外気風速の変動状況をアメダス気象データ等を用いて確認した。その結果、東京、前橋、京都等が特徴ある地域と見られたが、外気風速の月平均は殆ど変わらないことが判明した。
【００６７】
また、室内温度は、本来、冷暖房の運転条件で大きく変化するが、ここでは計算の簡素化のため年間冷暖房負荷の算出条件としても使用される１８℃〜２７℃の範囲を１年間周期的に変化するものとした。
【００６８】
上記漏気量の関数、外気条件及び室内温度条件を用いて漏気量を算出した。図３に示す如く、漏気量（換気回数Ｅ〜Ｊ）は外気風の影響は殆ど受けることなく内外温度差Ｄの影響により支配されていることが分かる。従って、内外温度差Ｄに基づいて給気扇３を制御することは制御系の構成としては簡易でありながら且つ有効な手段である。
【００６９】
尚、簡素化した制御方法としては、図５（ｂ）のステップＳ14〜Ｓ17を省略し、代わりにステップＳ13において、室内温度と室外温度との温度差に関する信号を取得した後、その温度差に基づいて給気扇３のモータ３ａの回転数等を直接決定し、設定条件に合わせて給気扇３を作動させることも出来る。
【００７０】
また、前記実施形態では、内外温度検知手段となる熱電対温度計５により室内温度と室外温度との実測値の温度差に基づいて給気扇３のモータ３ａを制御することで給気量のみを制御するように構成した一例であるが、他の構成として、気密住宅１の室外温度を検知する室外温度検知手段を、図２（ａ）に示すように、通気ダクト４のファン３ｂと防雨フード４ａとの間に配置し、該室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を前述と同様なコンピュータシステムにより構築された内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に基づいて給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７１】
ここで、予め設定される室内温度は、一定温度にしても良いし、図３及び図４に示されるように予め測定された年間の室内温度Ｂをプログラムしておき、これを利用してコンピュータシステムによりプログラムを読み込んで、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出しても良い。
【００７２】
また、更に他の構成として、気密住宅１の内外温度差を予め想定することにより気密住宅１が所定の換気回数に達するように予め給気扇３による給気量を設定し、その給気量に応じて、前述と同様なコンピュータシステムにより構築された給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７３】
ここで、予め設定される給気量は、図３及び図４に示されるように、必要換気回数として、前述した建築基準法関係シックハウス対策の改正試案において住居の居室等の有効換気回数が０．７（回/h）以上と記載されたことに基づいて、図３及び図４に示す縦軸の換気回数で０．７（回/h）と設定し、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数との差分を給気扇３による必要給気量として設定することが出来る。
【００７４】
そして、予め設定された年間の換気回数０．７（回/h）と、各相当隙間面積（ｃ＝２〜７）に応じた漏気による換気回数（回/h）との差分を必要給気量としてプログラムしておき、これを利用してコンピュータシステムによりプログラムを読み込んで、給気量制御手段により給気扇３のモータ３ａの回転数を制御して給気扇３による給気量を制御するように構成することも出来る。
【００７５】
このように、内外温度差や給気扇３による給気量を直接入力するためには、コンピュータシステムに設けられたタイマーにより給気扇３のモータ３ａの運転条件を出力し、内外温度差や給気量により給気扇３のモータ３ａの回転数等を直接決定して設定条件に合わせて作動させ、給気扇３による必要給気量を供給することが出来る。
【００７６】
尚、前記各実施形態では、給気扇３による給気量の制御としてモータ３ａの回転数を制御する場合の一例について説明したが、通気ダクト４に設けたシャッター部材等により通気ダクト４の流路面積を制御することでも良い。
【００７７】
また、気密住宅１の居室に設けられる複数の給気扇３のうち、常時連続運転される給気扇３と、オン／オフ制御される給気扇３とを適宜組み合わせて構成することでも良い。また、給気扇３は風量が一定に設定されたものや適宜可変出来るものでも良い。
【００７８】
また、気密住宅１は、在来木造住戸を除く住戸として、例えば、鉄筋コンクリート製の気密住宅１に適用すれば好ましく、相当隙間面積では、１cm2/m2以上、且つ７cm2/m2以下の気密住宅１に好適である。通常、鉄筋コンクリート製の住戸では、相当隙間面積が０cm2/m2以上、且つ２cm2/m2以下の範囲である。通常、相当隙間面積が１cm2/m2であれば、外気温度等により漏気が殆ど変動しない。在来木造住戸は相当隙間面積が１５cm2/m2あり、漏気のみで必要換気量が得られる。
【００７９】
また、室内温度検知手段は通気ダクト４から外れた居室の内壁等の所定位置に設置しても良い。
【００８０】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、漏気による住居内の換気を考慮し、更に内外温度差に着目して、この内外温度差による換気量の変動を検知して給気装置の給気量を制御することで空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る住居の換気装置、給気扇及びこれ等を装備した気密住居を提供することが出来る。
【００８１】
即ち、請求項１に記載した換気装置によれば、換気量制御手段により気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００８２】
また、自然換気量の変化を、気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成することが出来る。例えば、住居の総隙間面積及び室外温度と室内温度との温度差から漏気量を算出することが出来る。そして、住居の必要換気量から漏気量を差し引いて必要換気量に不足する分の換気量を算出することが出来る。ここで、必要な換気量は各室床面積から容易に設定出来るため、換気装置による機械換気量は簡単に算出出来る。
【００８３】
また、気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化を、例えば、内外温度差検知手段により検知し、その検知された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【００８４】
また、請求項３に記載した換気装置によれば、室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を内外温度差算出手段により算出し、その算出された温度差に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。また、室内温度検知手段を省略出来る。
【００８５】
また、請求項４に記載した換気装置によれば、気密住居が所定の換気回数に達するように予め設定された換気量に応じて、給気量制御手段により気密住居の室内に常時連続して外気を給気する給気装置の給気量を制御することで漏気による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。また、室内外温度検知手段を省略出来る。
【００８６】
また、本発明に係る給気扇によれば、室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことで、日射や雨や雪が当たらない場所に室外温度検知手段を設置することが出来、給気を常時連続して行う給気扇であるため通気路の内部には常に外気が導入されていることから該室外温度検知手段により外気に相当する比較的正確な住居の室外温度が得られる。また、別途、室外温度検知場所を設ける必要がない。また、室外温度検知手段を給気扇に一体的に設置することが出来、施工等に有利である。
【００８７】
また、本発明に係る気密住居によれば、気密住居の室内に常時連続して外気を給気する換気装置または給気扇の給気量を制御することで漏気及び排気装置による住居内の換気を考慮しながら空気質を維持しつつエネルギー損失を最小限にすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る住居の換気装置、給気扇を装備した気密住戸の間取りの一例を示す図である。
【図２】本発明に係る給気扇の構成を示す図である。
【図３】年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の月毎の平均値の一例を示す図である。
【図４】年間の室外温度、室内温度、外気風速、内外温度差、各相当隙間面積に対応する換気回数の日毎の平均値の一例を示す図である。
【図５】所定の換気回数に設定するために給気装置の給気量を制御する様子を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…気密住宅
１ａ，１ｂ…トイレ
１ｃ…風呂
１ｄ…和室
１ｅ〜１ｈ…洋室
１ｉ…食堂兼居間
２…排気装置
３…給気扇
３ａ…モータ
３ｂ…ファン
３ｃ…パッキン部材
３ｄ…フィルター部材
４…通気ダクト
４ａ…防雨フード
５…熱電対温度計
５ａ…室外側端部
５ｂ…室内側端部
Claims (8)
- 気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、
その気密住居に必要な換気量から該気密住居の隙間による季節や時刻に応じた自然換気量を減じた換気量に応じて、換気装置の換気量を制御する換気量制御手段を有することを特徴とする住居の換気装置。 - 前記自然換気量の変化を、前記気密住居の室内温度と室外温度との温度差の変化から得るように構成したことを特徴とする請求項１に記載の住居の換気装置。
- 気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、
住居の室外温度を検知する室外温度検知手段と、
前記室外温度検知手段により検知された室外温度と、予め設定された室内温度との差を算出する内外温度差算出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の住居の換気装置。 - 気密住居の換気を常時連続して行う換気装置であって、
前記気密住居が所定の換気回数に達するように予め換気量が設定されたことを特徴とする請求項１に記載の住居の換気装置。 - 前記気密住居は、住宅または住戸または居室であることを特徴とする請求項１に記載の住居の換気装置。
- 前記換気量制御手段は、換気装置の給気量のみを制御するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の住居の換気装置。
- 気密住居の給気を常時連続して行う給気扇であって、
住居の室外温度を検知する室外温度検知手段を、給気扇のファンから住居外部に連通する通気路であって日射や降雨や降雪を受けない位置に配置したことを特徴とする給気扇。 - 換気装置により常時連続して換気を行う気密住居であって、
トイレ、風呂、洗面台等の空気汚染室から外気に向けて常時連続して排気を行う排気装置と、
前記空気汚染室以外の室内空間に常時連続して外気を給気する請求項１〜６のいずれか１項に記載の換気装置、または請求項７に記載の給気扇と、
を有することを特徴とする気密住居。
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