JP2007271093A - 排気空調設備 - Google Patents

Abstract

【課題】小屋裏等に設けるものとして、幅広い範囲において効率的な排気が可能であり、換気口あるいは隙間から小屋裏内に流入した空気を小屋裏内の空気と十分に攪拌させた上で、これを排出させることにより、ショートパス現象をなくして空気の淀みを解消させ、十分な排熱・排湿の換気効果を得ることができるようにし、加えて、小屋裏温度の低下により室内へ侵入した熱量の減少と天井板裏面（天井ボード）の冷却による室内温度の上昇抑制を促すことができ、室内温熱環境を改善できる。
【解決手段】小屋裏等に設けるものとして、断面矩形のダクト管４の相対位置の角部に空気取入口９を形成した吸引ダクト３であり、この吸引ダクト３に排気ファン７を接続し、また、空気取入口９は、ダクト管４の長さ方向で適宜間隔で複数を形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般の個人住宅などの建物の排気空調設備で、特に排熱と換気を行なうものに関するものである。

近年、換気の重要性が増して着ており、換気設備の改善が求められている。その理由の１つは、室内空気汚染問題に対する対策であり、他の一つは暖冷房の高利化である。

高気密・高断熱化住宅が一般的になり、住宅用新建材や接着剤の採用も相まって、住宅の室内における空気汚染問題、特には、シックハウス症候群が社会的注目を集めている。即ち、気密性、密閉性が良く、断熱効果がある住み易い住宅の追求をする余り、ホルムアルデヒド、ホルマリン、キシレン、アレルゲン、防蟻・防腐剤関係の揮発性有機化合物、ほこり、かび、その他による室内の空気汚染に対する換気、室温管理等が充分になされておらず、居住者へめまい、吐き気、頭痛、その他のシックハウス症候群が生じやすい。

また、暖冷房の点においては、夏季に快適な室内空間を得るためには室内の空気を冷却する必要があるが、一般の個人住宅などの建物では、エアコンなどを設置して室内の空気を機械的手段によって強制的にエアコンに吸い込み、ここで冷媒によって冷却してから再び強制的に室内に吹出し、この循環により室内を冷房している。

しかし、室内のみをエアコンで冷却しても小屋裏等に高温・高湿空気がこもってしまい冷却効率を著しく低下させている。

冬季の暖房について言えば、ストーブ等の暖房により暖められた空気を吹き抜けや階上まで導くには、小屋裏等の排気が必要となる。

従来、小屋裏に設置される換気装置としては種々のものが提案されているが、これらは自然換気用に設けられた換気口に排気扇が配設されたものである。

前記従来技術は一般的に行われているものであり、文献公知発明にかかるものではない。

従来のように、自然換気用の換気口に排気扇を設けたものでは、一方の換気口あるいは隙間から小屋裏内に流入した空気が、小屋裏内に停滞している高温・高湿の空気と混合せずに、直接に排気扇より他方の換気口から屋外へ排出される、いわゆるショートパス現象によって十分な排熱・排湿の換気効果が得られないというおそれが生じる。

即ち、換気口から離れた隅の場所等、空気の流れ道から逸れた場所では、換気作用が行き届かずに空気が淀み、熱気・湿気がこもったままになるため、十分な換気効果が得られず、小屋裏の高温・高湿を解消できないという問題が生じる。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、小屋裏等に設けるものとして、幅広い範囲において効率的な排気が可能であり、換気口あるいは隙間から小屋裏内に流入した空気を小屋裏内の空気と十分に攪拌させた上で、これを排出させることにより、ショートパス現象をなくして空気の淀みを解消させ、十分な排熱・排湿の換気効果を得ることができるようにし、加えて、小屋裏温度の低下により室内へ侵入した熱量の減少と天井板裏面（天井ボード）の冷却による室内温度の上昇抑制を促すことができ、室内温熱環境を改善できる排気空調設備を提供することにある。

本発明は前記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、小屋裏等に設けるものとして、断面矩形のダクト管の相対位置の角部に空気取入口を形成した吸引ダクトであり、この吸引ダクトに排気ファンを接続したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、断面矩形のダクト管の相対位置の角部に空気取入口を形成したことにより、排気ファンの吸引力によるダクト内の取り込み空気が渦巻流として流れるものとなる。このように、ダクト内を流れる空気が渦巻流として形成されるので、ダクト全体で吸引力を発揮し、空気取入口がダクト管の長さ方向に沿って形成されていれば、ダクト管の周囲全部の範囲で吸引が可能であり、広い範囲でダクト内に吸込まれた空気は排気ファンにより屋外に効率よく排出される。

請求項２記載の本発明は、空気取入口は、ダクト管の長さ方向で適宜間隔で複数を形成したことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、前記作用に加えて、ダクト管の相対位置の角部に形成した空気取入口はこれをダクト管の長さ方向で適宜間隔で複数を形成したことにより、１つ１つは空気取入用の小孔として形成でき、吸引力を高めることができる。特に大空間を効率よく換気するには１ヶ所から大きな風量を排気するのではなく、できる限り多くの箇所から少量かつ均等に排気することが重量である。前記空気取入口はこれが線状に並べられることでダクト管全体から均等な流れ「層流」を作る理想的な吸気口で、連続吸気口となる。

請求項３記載の本発明は、ダクト管は、鉤形に屈曲させた板体を相互に長さ方向に向けて組合せ、それらの重なり端部の隙間を空気取入口とすることを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、断面矩形のダクト管の相対位置の角部に空気取入口を形成した吸引ダクトを、２枚の板体により簡単に形成することができる。

請求項４記載の本発明は、重なり端部の隙間には間隔保持材を配設し、また、間隔保持材相互間には升目状の整流部材を介在させることを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、ダクト管は、鉤形に屈曲させた板体を相互に長さ方向に向けて組合せ、それらの重なり端部の隙間を空気取入口とする場合において、間隔保持材で確実に隙間を一定形状に確保でき、また、升目状の整流部材により空気取入口の取り入れを安定したものとすることができる。

請求項５記載の本発明は、排気ファンの接続用開口に対応するダクト管内に、該開口に向く方向で窄まる円錐台状の風向変換コーンを可動に設置したことを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、円錐台状の風向変換コーンはこれにより排気ファンの接続用開口に向かう流れをこのコーン外周に沿う渦巻流として形成でき、また、このコーンと排気ファンの接続用開口との距離を該コーンを移動させることで変更し、その結果、風速を調整することができる。特に夏季等では早い流速で暑い空気を排気することが、冷却効果を高めるのに役立つ。

請求項６記載の本発明は、排気ファンは円筒形のジョイントダクトに接続する吸音チャンバを介して接続させ、吸音チャンバと排気ファンは固定的接続し、ジョイントダクトと吸音チャンバとは接続向きを可変としたことを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、吸音チャンバを設けることで、空気の流れの衝突音等の騒音その他の音の発生を少なくすることができ、また、ジョイントダクトを介在させることで、ダクト管に対して吸音チャンバとこれに続く排気ファンとの向きを変更でき、屋外への排気位置を自由に選定できる。

以上述べたように本発明の排気空調設備は、小屋裏等に設けるものとして、幅広い範囲において効率的な排気が可能であり、換気口あるいは隙間から小屋裏内に流入した空気を小屋裏内の空気と十分に攪拌させた上で、これを排出させることにより、ショートパス現象をなくして空気の淀みを解消させ、十分な排熱・排湿の換気効果を得ることができるようにし、加えて、小屋裏温度の低下により室内へ侵入した熱量の減少と天井板裏面（天井ボード）の冷却による室内温度の上昇抑制を促すことができ、室内温熱環境を改善できる。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の排気空調設備の１実施形態を示す縦断正面図で、図中３は、屋根１の下方の小屋裏２などに設置する断面矩形のダクト管４による吸引ダクトであり、この吸引ダクト３に円筒形のジョイントダクト５を介して吸音チャンバ６を接続し、さらに吸音チャンバ６にはロータリーファンによる排気ファン７が固定的に接続し、さらに、その先に排気ダクト８を接続して屋外に開口する。この排気ダクト８に一部には蛇腹状の伸縮管を用いることができる。

ダクト管４は、長さ方向で角部の相対位置に適宜間隔で複数の空気取入口９の小孔を形成したもので、図２、図３に示すように、直角に折り曲げたその先を更に直角に外向きに取り曲げて鉤形に屈曲させた板体１０ａ、１０ｂを相互に長さ方向に向けて組合せ、それらの重なり端部の隙間をもって空気取入口９とした。

このように板体１０ａ、１０ｂを組み合わせるのに際して、図４、図５に示すように、空気取入口９となる重なり端部の隙間にはブロック状の間隔保持材１１を配設し、また、この間隔保持材１１の相互間には整流マウスと称する升目状の整流部材１２を介在させる。図中１３は整流部材１２と板体１０ａ、１０ｂとの隙間をシールするスポンジである。

前記ダクト管４は、単位ピースものを補強兼ジョイント管（図示せず）で接続して図６に示すように必要長さを確保し、また、端部にはエンドキャップ１４を嵌めて封鎖したものを、屋根裏、もしくは天井などからネジ棒等の吊支承部材１５を介して吊支する。このようにして、小孔による空気取入口９は適宜間隔を存してダクト管４の長さ方向に並ぶことになり、また、角部の相対位置になる空気取入口９同士は相互に上下反対位置で、千鳥状になるなど対称的に並ぶものとする。

ダクト管４に対して円筒形のジョイントダクト５が接続する部分は図７に示すように開口１６を設けるが、ダクト管４内に、該開口１６に向く方向で窄まる円錐台状の風向変換コーン１７を吊ボルト１８に対するバネ１９と蝶ナット２０との係止で可動に設置した。図示の例では吊ボルト１８はダクト管４の天井部分から内部を通過するように垂下し、先端は開口１６からジョイントダクト５へ入り込む。

風向変換コーン１７は内部を空間としたバケツ状のものであり、底板１７ａの孔に吊ボルト１８を通し、下側からバネ１９と蝶ナット２０を介在させ、底板１７ａの上側にはナット２１による止めを施した。

吸音チャンバ６は図示は省略するが、内部に吸音材を貼り廻らせたボックス体であり、円筒形のジョイントダクト５は上下に外向きのフランジ５ａを有し、このフランジ５ａに適宜間隔で係止穴２２を周方向に設けて、そのうちの幾つかを選択して吸音チャンバ６側の突起（ビス止等）を差し入れることで、この吸音チャンバ６およびこれに一体的に接続する排気ファン７の接続向きを可えることができる。

次に使用法について説明する。排気ファン７を運転することにより吸引ダクト３が作用して周囲の空気をダクト管４内に取り込み、排気ダクト８を介して屋外に排気することができる。よって、この吸引ダクト３を棟下や小屋裏に設置することで小屋裏にこもる空気を屋外に排出できる。

例えば、夏季では、小屋裏にこもる暑い空気を、冬季では暖房後の小屋裏にこもるよどんだ空気を、それぞれ排出できる。

空気取入口９からダクト内に吸込まれる空気は、室内で熱交換された後の暖気であり、最も暖められた部分の空気のみがダクト内に流入することになる。

そして、空気取入口９はダクト管４の長さ方向で角部の相対位置に適宜間隔で形成したものであり、ダクト内に吸込んだ空気は空気取入口９によるトルネード効果で旋回しながら流れ、ダクト内に渦巻流を生成する。この渦巻流は中心部が低圧で空気の流れがより速くなり、流量を増加させることができる。

また、ダクト管４から吸音チャンバ６へのジョイントダクト５に流入しようとするときに、風向変換コーン１７の外周に沿って流れ、このジョイントダクト５が接続する部分の開口１６と風向変換コーン１７との相対位置関係で風速を調整することができる。

風向変換コーン１７の開口１６に対する位置は、吊ボルト１８での吊り下げ位置を蝶ナット２０で調整することで変更することができる。

空気はジョイントダクト５から吸音チャンバ６に流入した際に消音される。図９はこの吸音チャンバ６に接続する排気ファン７の吊支状態を示すもので、排気ファン７の上面に略三角形の吊ブラケット２３を設け、その頂角部を吊ボルト２４に軸着して上下角度の自由度を持たせる。

前記ジョイントダクト５により吸音チャンバ６および排気ファン７の向きを変えることができることに応じて、排気ファン７の吊支に自由度があることで、
排気ダクト８にうまく繋げることができる。

このようにして、本発明によれば最も加熱された部分の暖気のみを効率よくダクト内に吸込み、排気ダクト８から屋外に排出することができる。

本発明の排気空調設備は下記ソーラーシステムハウスとの組合せも可能である。
１． 特公平08-001336「ソーラーシステムハウスおよびそれに使用するハンドリングボックス」
２． 特公平07-116765「ソーラーシステムハウス」
３． 特公平06-070528「ソーラーシステムハウス」
４． 特許3295070「ソーラーシステムハウス」

このソーラーシステムハウスは、図示は省略するが、太陽熱の集熱部分として、カラー鉄板の金属製屋根板の直下に屋根勾配を有する空気流路を形成した。この空気流路の下側は断熱で遮蔽し、また、この空気流路の一方の端は軒先等に空気取入口として開口した。さらに空気流路の他方の端は屋根の高い部分に位置させて空気流出口とし、これに集熟ダクトとしての棟ダクトに連通させる。

このような屋根で集熱した太陽熱を蓄熱・放熱する部分として、土間コンクリートを床下蓄熱体として利用する。そのため、土間コンクリートと床パネルとの間に空気流通空間を設け、さらに、該空気流通空間から室内への床吹出口を設けた。

また、これら太陽熱を集熱する部分と、太陽熱を蓄熱・放熱部分する部分とを結ぶものとしてハンドリングボックスを屋根裏空間である小屋裏に設置した。

このハンドリングボックスは、内部に流路切換ダンパー、集熱用ファン及び流路切換えダンパーを設けたボックスである。そして、ハンドリングボックスの流路切換えダンパーの流出側の一方は排気ダクトにより屋外に開口する。

また、ハンドリングボックスの流路切換ダンパーの一方の流入側をダクトを介して前記棟ダクトに連通させ、他の一方の流入側を室内に開口する室内空気取入ダクトに接続する。さらに、流路切換えダンパーの流出側の他の一方を立下りダクトの上端に連結する。立下りダクトの下端は床下蓄熱体としての土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間に開口した。

このようにして、太陽光で加熱された金属板である屋根板が、空気流路へ入った外気を温め、この温められた空気は屋根勾配に沿って上昇する。そして、この加熱空気は棟ダクトに集められてから集熱用ファンによりハンドリングボックスに入り、ハンドリングボックスから立下りダクト内へ流下し、蓄熱土間コンクリートと床パネルとの間の空気流通空間へ入る。この空気流通空間では加熱空気が床パネルを介して直接床面下を温めるのと、蓄熱土間コンクリートに蓄熱させるのと床吹出口から温風として直接室内へ吹出させるのとの３通りの暖房作用を行なう。

夏期等高温時で暖房の必要のない季節では屋根板で温められた加熱空気は全部外気に放出して捨てることが必要となる。その場合は流路切換えダンパーで流出側の一方である立下りダクト側を閉塞し、流出側の他の一方である排気ダクト側を開放すれば、ハンドリングボックスから加熱空気は排気ダクトを介して屋外へ捨てられる。この場合、屋根の熱冷ましとなり、屋内への熱の伝播を防ぐ。

また、夏の夜間には集熱用ファンを運転し、夜間の冷気を金属製屋根板の直下の空気流路に取り込み、屋根面からの放射冷却も作用させ、この空気を立下りダクトを介して床下蓄熱体と床パネルとの間の空気流通空間に送り、床下蓄熱体としての土間コンクリートに蓄冷させることもできる。特に、夜の冷気が軒先等の空気取入口から屋根板の直下に形成された空気流路に入りここで放射冷却がなされる。

このような太陽熱利用の集熱システムで、冬の昼間や夏の夜間は、空気は押し込み型、いわゆる静圧型の換気となり、前記室内へ吹き込む量に対応して室内の空気を外へ排気する必要がある。

太陽熱利用の集熱システムであるソーラーシステムハウスと本発明の排気空調設備との組合せは、下記４通りである。
（１）太陽熱利用の集熱システムの運転停止時に該排気空調設備の運転を行なう。
（２）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該排気空調設備の運転で排気のみを行なう。
（３）夏の太陽熱利用の集熱システムの非集熱運転時（屋根集熱の空気を取り込まずに排気する）に該排気空調設備の運転を行なう。
（４）冬の太陽熱利用の集熱システムの運転時に該排気空調設備の運転を行なう。

本発明の本発明の排気空調設備の１実施形態を示す縦断正面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの部材構成を示す縦断正面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの部材構成を示す部分側面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの縦断正面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの部分側面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの全体を示す側面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトの要部の縦断正面図である。 本発明の排気空調設備の吸引ダクトに接続するジョイントダクトの平面図である。 本発明の排気空調設備の排気ファンの吊下げ状態を示す側面図である。

符号の説明

１…屋根 ２…小屋裏
３…吸引ダクト ４…ダクト管
５…ジョイントダクト ５ａ…フランジ
６…吸音チャンバ
７…排気ファン ８…排気ダクト
９…空気取入口 １０ａ、１０ｂ…板体
１１…間隔保持材 １２…整流部材
１３…スポンジ １４…エンドキャップ
１５…吊支承部材 １６…開口
１７…風向変換コーン １７ａ…底板
１８…吊ボルト １９…バネ
２０…蝶ナット ２１…ナット
２２…係止穴

Claims (6)

1. 小屋裏等に設けるものとして、断面矩形のダクト管の相対位置の角部に空気取入口を形成した吸引ダクトであり、この吸引ダクトに排気ファンを接続したことを特徴とする排気空調設備。
2. 空気取入口は、ダクト管の長さ方向で適宜間隔で複数を形成した請求項１記載の排気空調設備。
3. ダクト管は、鉤形に屈曲させた板体を相互に長さ方向に向けて組合せ、それらの重なり端部の隙間を空気取入口とする請求項１または請求項２記載の排気空調設備。
4. 重なり端部の隙間には間隔保持材を配設し、また、間隔保持材相互間には升目状の整流部材を介在させる請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の排気空調設備。
5. 排気ファンの接続用開口に対応するダクト管内に、該開口に向く方向で窄まる円錐台状の風向変換コーンを可動に設置した請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の排気空調設備。
6. 排気ファンは円筒形のジョイントダクトに接続する吸音チャンバを介して接続させ、吸音チャンバと排気ファンは固定的に接続し、ジョイントダクトと吸音チャンバとは接続向きを可変とした請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の排気空調設備。

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