JP2005265270A - 給気装置及び換気システム及びこれらを用いた建物の構造 - Google Patents

Abstract

【課題】冬季の換気における防寒対策の向上をした給気装置の提供。
【解決手段】外気を取り入れる給気筒部６の内周面に、高熱伝導率を有するアルミニウム金属筒８を配置し、給気筒部６の外部に金属筒８を延設し、この金属の延設部分８Ａに外気の温度を高めるＰＴＣヒータ９を設置した換気扇。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建物の換気を行うための給気装置及び換気システム及びこれらを用いた建物の構造に関するものである。

建物の換気を行うための装置としては、建物の壁面などの開口部に設置されるパイプファンに関する出願がある（後述の特許文献１参照）。このパイプファンは、室内と室外とを連通する通気口に設けられるものであり、モータによって駆動され、通気口を通って外気を室内に給気する吸気（給気）ファンと、吸気ファンと同軸に配置されて電動機によって駆動され、室内の空気を吸い込むと共に、この吸い込んだ空気を吸気ファンによって吸い込まれた空気と混合して室内に吐出する循環ファンとを備えたものである。

更に、換気扇を据え付ける壁に挿入される筒の中に、熱交換器のみならず上下に２個重ねたシロッコファンをも収納する空調換気扇も公開されている（後述の特許文献２）。
特開２００２−７１１８５号公報 実開５８−１１０７３２号公報

しかしながら、このようなパイプファンの場合、冬季などでは外気の気温が低いため、換気の際に室内の防寒対策をする必要がある。また、防寒対策のために熱交換器を備えた換気装置を天井等に設置する場合であっても、室内へ給気する外気と室内から戸外に排出する室内空気との間で熱交換する際に、熱交換器において室内空気が冷却されて結露したり、結露した水分が霜になったり、氷結したりすることを防止する必要がある。

また、特許文献２のような空調換気扇の場合、建物の戸外側にヒータを設置するために、ヒータ及びヒータ周辺部も戸外の温度と等しくなっているために、余分にヒータに通電しなければならず、熱効率が良くないという問題や、換気扇や取付穴が大型化すると共に、取付穴の壁の補強や換気扇の据付作業に手間とコストがかかるという問題もある。

上記課題を解決するために、本願の第１の給気装置は、外気を取り入れる給気通路の内面に、高熱伝導率を有する金属板材を配置し、前記給気通路を構成する筒体の外部に前記金属板材を延設し、この金属板材の延設部分に前記外気の温度を高める加温手段を設置したことを特徴とする。

本願の換気システムは、前記給気装置及び室内の空気を外部へ排気する排気装置を備え、住宅の換気を連続的若しくは断続的の何れかにより常時換気を行うことを特徴とする。

本願の建物の構造は、第１の給気装置若しくは請求項２の換気システムを備えたことを特徴とする。

請求項１の給気装置、請求項２の換気システム及び請求項３の建物の構造によれば、金属板材を給気通路の内周面に設置することで、給気通路の風路抵抗が増大することが防止される。また、加温手段を暖めると、高熱伝導率の金属板材に熱が伝わり、通路内部が暖められて、給気通路内部を通過する外気が暖められ、防寒や結露等を防止できる。更に、熱交換型換気装置の給気通路に設けると、熱交換素子の結露・氷結を防止でき、結露や氷結による給気効率低下や給気停止等を防止できる。

以下、本発明の最良の形態を図面に基づいて説明する。図１は実施の形態にかかる給気装置としての換気扇１の概略構成を示す。この換気扇１は、図３に示す建物２の壁３の取付穴４に組み込まれるものであり、パイプファンとも言われるものである。図１に示すように、換気扇１を壁３に取り付けるときには、壁３に取付穴４を開口し、取付穴４にスリーブ５を取り付け、このスリーブ５内部に組み込まれる。

換気扇１は、スリーブ５内部に装着される給気筒部６と、給気筒部６の室内側の縁部に形成される鍔部７と、給気筒部６の内面に挿入される金属筒８と、金属筒８の室内側の端部外周面に取り付けられるＰＴＣヒータ９と、鍔部７の周縁部に装着されるグリル１０と、グリル１０内部に装着されるフィルター１１と、給気筒部６の内部に設置されるファンモータ１２と、ファンモータ１２の出力軸に取り付けられる吸引ファン１３と、ファンモータ１２を支持する支持枠部１４とを備えている。壁３の戸外側の壁面にはフード１５が装着されている。

給気通路を形成する給気筒部６及びグリル１０はプラスチックからなるものであり、両者はネジ等により着脱可能に組み付けられている。グリル１０には空気を通すための通気口１６が多数形成されている。

金属筒８は、厚さ１／１０ｍｍ乃至３ｍｍ程度のアルミニウム、アルミニウム合金を給気筒部６の内面に接する筒状体からなるものであり、一例として１／１０ｍｍ程度のアルミニウム金属板を円筒状に形成したものである。金属筒８を構成する金属は、高熱伝導率の金属からなるものであり、一例としてアルミニウム（熱伝導率２．３７Ｊ／ｓ・ｃｍ・Ｋ）、銅（同３．８５）、ステンレス等の金属を上げることができる。

金属筒８は、給気筒部６の全長よりも長く形成され、給気筒部６の鍔部７よりも室内側に突出している。この突出部分８Ａの外周部にＰＴＣヒータ(Positive Temprature Coefficent heater)９が巻き付けられて取り付けられている。

ＰＴＣヒータ９は塑性変形可能な棒状の形状を有しており、金属筒８の周りに巻き付けた後、粘着テープ等で金属筒８に固定されている。ＰＴＣヒータ９は一定温度以下で発熱可能とされている。この例では、ＰＴＣヒータ９は４０度Ｃ以下の温度で発熱可能とされており、金属筒８を加温できるようになっている。そして、ＰＴＣヒータ９を用いることにより、温度センサやバイメタル等の温度制御素子が不要となり、簡単な構成で給気を暖めることができる。ＰＴＣヒータ９は、グリル１０の側面若しくは通気口１６が形成された室内側の平面部周縁部に設けたシーソースイッチ１７により、商用電源に接続されており、シーソースイッチ１７をオンさせることにより、通電して発熱し、シーソースイッチ１７をオフさせることにより、通電遮断されて発熱を停止する。

尚、金属筒８の代わりに、給気筒部６の内面の全周囲に亘って金属製のシートを貼り付けたり、内面の全周囲でなく一部だけ給気筒部６の内壁面を露出させて金属製のシートを設け、ＰＴＣヒータ９をこの金属製のシートに面接触させても良い。

更に、ＰＴＣヒータ９をシート状のＰＴＣヒータを採用し、給気筒部６の内面にシート状のＰＴＣヒータ９を貼り合わせるように設置しても良い。また、金属筒８の室内側端部に、鍔部７と接触すると共に鍔部７と相似形の鍔部を形成し、この金属筒８の鍔部にＰＴＣヒータ９を接着して加温できるようにしても良い。また、金属筒８の内側に筒の中心軸方向に延びるリブを形成したり、金属筒部８の横断面形状を円形でなく波形に形成して表面積を増大させても良い。

ファンモータ１２は交流モーター若しくは直流モータの何れかであり、シーソースイッチ１７の近傍に設置されたシーソースイッチ１８のオン・オフにより、商用電源と通電したり、通電遮断されたりする。ファンモータ１２を支持する支持枠部１４は、ファンモータ１２のモータハウジングを囲むように保持する枠部（図示省略）と給気筒部６の内面に固定される３枚若しくは４枚の脚部を備えており、脚部は空気の流路に沿う板状に形成されて給気筒部６の内面にネジ止め等により固定されている。この支持枠部１４は金属筒部８の上から給気筒部６の内面に取り付けられている。

吸引ファン１３はプロペラ状のものであり、壁３の戸外側のフード１５から空気を吸い込む方向に回転し、室内の外気を給気する。

フィルター１１は、給気筒部６を通って吸い込まれる空気中の塵埃を捕獲して空気を濾過し、通気口１６から室内に新鮮な暖かい空気を供給する。

この実施の形態にかかる給気装置によれば、金属筒部８を給気通路を構成する給気筒部６の内周面に設置することで、給気筒部６内の風路抵抗増大が防止されるのみならず、加温手段としてのＰＴＣヒータ９を暖めると、高熱伝導率のアルミニウム金属からなる金属筒８に熱が伝わり、給気筒部６内に入り込む外気と通路内部が暖められて防寒や結露等を防止できる。しかも、パイプファンと言われる換気扇１に設けることで、低コストで防寒対策を行うことができる。

図２は本発明の実施例にかかる給気装置としての熱交換型の換気装置２０を示す。図２において２１は室内天井、２２は１階と２階を仕切る仕切部材、２３は換気装置２０を支持する支持枠、２４は室内天井に形成された取付穴、２５は取付穴２４の蓋板である。

支持枠２３はボルト２６により仕切壁２２に取り付けられている。換気装置２０は取付穴２４から天井空間２７に挿入され、ネジ止めなどにより支持枠２３に取り付けられる。建物の天井空間２７には、建物外から外気を換気装置２０に取り入れるための給気用ダクト２８と、換気装置２０から取り入れた外気を各部屋に供給する供給ダクト２９と、各部屋の室内空気を換気装置２０に運ぶための回収ダクト３０と、換気装置２０に導入された室内空気を建物外に排気する排気ダクト３１とが、配置されている。

換気装置２０の一方の側面には、給気用ダクト２８が接続されるダクトジョイント３２と、排気ダクト３１が接続されるダクトジョイント３３が形成されており、換気装置２０の他方の側面には、複数本の供給ダクト２９がそれぞれ接続される複数個のダクトジョイント３４と、回収ダクト３０が接続されるダクトジョイント３５とが形成されている。尚、複数本の供給ダクト２９は、装置本体からは単一であり、途中で分岐して複数本となる構造でも良い。

換気装置２０のケース３６の内部において、ダクトジョイント３２、３３が形成される部位は、仕切壁３７により上下２室に仕切られており、上部と下部の室内にシロッコファン３８、３９が配置されている。仕切壁３７にはファンモータ４０が設置されている。ファンモータ４０の出力軸は仕切壁３７の上下に突出しており、出力軸の上下のそれぞれにシロッコファン３８、３９が回り止めされて固定されている。

下部のシロッコファン３８の周囲はファンケース４１に覆われている。ファンケース４１は、給気ダクト２８から外気を吸引して熱交換素子からなる熱交換器４２側に送るように、ベルマウス４３が形成されている。

上部のシロッコファン３９の周囲はファンケース４４に覆われている。ファンケース４４は、熱交換器４２側から室内空気を吸引して排気ダクト３１側に送るように、ベルマウス４５が形成されている。

熱交換器４２は、外気の通過する流路Ｐ１と室内空気の通過する流路Ｐ２との間で熱交換するものであり、この熱交換器４２は、紙或いはプラスチック板で構成されるものであり、通路Ｐ１を形成する層と通路Ｐ２を形成する層とが上下に仕切られて積層されたものである。シロッコファン３８で導入された外気は通路Ｐ１を通過して供給ダクト２９に供給され、各部屋に送られる。シロッコファン３９で吸引される室内空気は、回収ダクト３０から吸引されて通路Ｐ２を通過し、排気ダクト３１から建物外に排気される。換気装置２０の下面であって、熱交換器４２のダクトジョイント３４に臨む空間を形成する部分には、排気する室内空気を吸い込むための開口部（排気開口部）５０が形成されており、この開口部５０は空気を吸い込む穴を有するグリル５１によってカバーされている。グリル４１は蓋板２５に開口された排気口５２に臨んでいる。この排気口５２からも室内空気が換気装置２０の排気風路側に吸引され、排気ダクト３１から排気されるようになっている。

給気ダクト２８のダクトジョイント３２の内壁面には、アルミニウム金属或いは銅板からなる金属筒４６が面接触して装着されており、この金属筒４６の一方の端部は給気ダクト２８の内部まで延びている。金属筒４６のファンケース４１側の端部外周面には棒状のＰＴＣヒータ４７が巻き付かれて取り付けられている。ＰＴＣヒータ４７は、建物の室内壁面に取り付けられる換気装置２０の図示しない操作パネルによってオンオフ制御され、商用電源から給電されるようになっている。

なお、このＰＴＣヒータ４７はシート状に形成して給気ダクト２８内壁面に貼り付けるように装着しても良い。更に、シート状にＰＴＣヒータ４７を形成した場合には、ファンケース４１のシロッコファン３８の格納壁面側に設けてもよい。

このように、熱交換器４２を備えた換気装置２０において、熱交換器４２の給気の上流側内壁面に加温手段としてのＰＴＣヒータ４７を設置すると、冬季などにおいて、熱交換器４２の給気側に通路に結露や霜が発生したり、氷結したりすることを防止できる。このため、熱交換器４２の結露や氷結による給気効率低下や給気停止等を防止できる。

また、図２に記載の熱交換型換気装置２０において、換気装置２０の下面及び天井面から回収ダクト３０を介して室内空気を吸い込む構造としたが、複数の給気ダクト２９により、供給された空気を回収ダクトを設けないで、換気装置２０の本体下面に排気開口部５０のみを設け、前記排気開口部５０を天井取付口から室内に臨ませ、室内空気を回収して排気するに当たって前記排気開口部５０から吸い込む構造であっても良いのは勿論である。

更に、本体下面に室内に臨んで開口する排気開口部５０と、本体の側壁部にダクトで接続するための排気開口部の両者を設け、本体側面の排気開口部に複数の回収ダクト３０を接続し、この複数の回収ダクト３０の他方の端末部を複数の部屋のグリル等に接続し、本体下面の排気開口部５０と複数の回収ダクト３０の両者を用いて室内空気を回収する構造としても良い。また、換気装置２０の下面に排気開口部５０を設けずに、側壁部に１以上の回収ダクト３０に接続される排気開口部を設けて室内空気を吸い込むようにしても良い。更に、シロッコファン３８とシロッコファン３９とをそれぞれ単独のファンモータで回転させるものであっても良い。

また、ダクトを介して給気装置本体に外気を給気装置本体に外気を導入して、本給気装置から複数の室内の各々にダクトを介して導入した空気を供給する給気用の中間ダクトファンのような構造であっても良い。

図３は、本発明の実施例にかかる換気システムを備えた建物２を示す。この建物２では、給気用の換気扇１から外気を取り入れる。取り入れられた外気は、室内Ａを循環してからアンダーカット部Ｕを通り、室内Ｃの壁部３Ａに設けられた排気用の換気扇１Ａから排気されるものであり、これによって、２階全体の換気を行うことができるようになっている。

また、建物２の１階には図２記載の熱交換型換気装置２０が設けられており、給気ダクト２９から複数の室内に外気が供給される。供給された外気は、供給された室内に設けられた回収ダクト３０やドア下部に設けられたアンダーカット部Ｕを通して、他の室内に設けられた回収ダクト３０に導かれ、換気装置本体２０を通過するときに熱交換器４２により外気と熱交換された後に、排気ダクト３１を通して建物外部に排出される。

すなわち、図３に示すように、この建物２では、２階の一方の壁３に外気の給気用の換気扇１が設置され、他方の壁３Ａに室内空気の排出用の換気扇１Ａが設置されているので、第１種換気が行われる。しかも、給気用の換気扇１と排気用の換気扇１Ａとで構成される換気システムにおいて、１時間当たり２階の容積の５割に当たる０．５回／時間の換気が行われ、冬季では換気扇１により外気の加温が行われるので、低コストで防寒の対策が十分になされることとなる。

また、建物２の１階では熱交換器４２を備えた換気装置２０と給気ダクト２８、供給ダクト２９、回収ダクト３０、排気ダクト３１により、換気システムが構成され、１時間当たり１階の容積の５割に当たる０．５回／時間の換気が行われ、冬季では換気装置２０のＰＴＣヒータ４７により外気の加温が行われるので、熱交換器４２の結露、氷結などが防止されると共に、低コストで防寒の対策が十分になされる。

尚、換気装置２０を２階に設置して、１階と２階共に熱交換型換気装置２０を用いて住宅全体の換気を行うような第１種換気システムとしてもよく、また、１階を２階と同様に、給気用の換気扇１と排気用の換気扇１Ａによる換気システムとしても良い。本件換気システムのように、建物の換気対象容積の５割に当たる０．５回／時間の換気量を満たすように、連続的又は断続的に常時換気を行うことが可能な換気システムを建物に設置することにより、ホルムアルデヒド等のＶＯＣ（揮発性有機化合物）濃度が高いためにシックハウス症候群が問題になっている建物の居住空間において必要な換気量が確保され、前記ＶＯＣ濃度を低下できることとなる。

本発明は給気装置、換気システム並びにこれを用いた建物の構造に適用して、冬季における外気の加温と結露等を防止できるものである。

本発明の実施の形態にかかる換気扇の主要構成を示す図。 本発明の実施の形態にかかる熱交換器つきの換気装置の構成を示す図。 本発明の換気扇及び換気装置を用いた換気システムと建物の構成を示す図。

符号の説明

１ 換気扇（給気装置）
２ 建物
３ 壁
６ 給気筒部
８ 金属筒
９ ＰＴＣヒータ（加温手段）
２０ 換気装置（給気装置）
４２ 熱交換器
２８ 給気ダクト（給気通路）
３２ ダクトジョイント（給気通路）
４６ 金属筒
４７ ＰＴＣヒータ（加温手段）

Claims (3)

1. 外気を取り入れる給気通路の内面に、高熱伝導率を有する金属板材を配置し、前記給気通路を構成する筒体の外部に前記金属板材を延設し、この金属板材の延設部分に前記外気の温度を高める加温手段を設置したことを特徴とする給気装置。
2. 請求項１の給気装置及び室内の空気を外部へ排気する排気装置を備え、住宅の換気を連続的若しくは断続的の何れかにより常時換気を行うことを特徴とする換気システム。
3. 請求項１の給気装置若しくは請求項２の換気システムを備えたことを特徴とする建物の構造。

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