JP2008039314A - 換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】自然を利用した換気システムにおいて、風力を利用した換気して屋根面への風圧力を有効に利用した換気システムがない。
【解決手段】傾斜屋根２をもつ建築物３において屋根斜面に屋根開口部４と前記建築物３の小屋裏直下階の天井に開口部を備え、前記屋根開口部３と前記天井開口部６の連通する連通管７、送風ファン１５が接続されていることからなる換気システム１を備え、前記換気装置が前記建築物において少なくとも２面の異なる方角に傾斜した屋根面に少なくとも１個ずつ設置され、屋外の風を給気および排気に利用できるようにしたことを特徴とする換気システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、住宅および比較的小規模な建築物に使用され、風圧によって生じる力を建物の給気および排気に利用する換気システムに関する。

従来、この種の換気システムは、戸建住宅用自然換気建造物の構造における、上下階を貫通する竪穴部を換気経路として利用するものである。小屋裏内に貫通するダクトが設置され屋根の棟部において換気できるようにされた（例えば、特許文献１参照）換気システムである。

以下、その換気装置について図３、図４を参照しながら説明する。図３に示すように、住宅の各居室に給気口１０１を設置し、上層階各部屋には竪穴部に排気グリル１０２を設ける。排気グリル１０２にはルーバー等の風量調節機能を設け、各部屋個別に適切な換気風量に調節することができるようにしている。また、１階各室から竪穴部への換気経路を確保するため、ドアの下端部に隙間を設け通気口１０３としている。

さらに前記竪穴部天井に吸込グリル１０４を設け、その小屋裏には排気チャンバー１０５を設け、両者が連結されている。上記排気グリル１０２と排気チャンバー１０５間を、下部ダクト１０６で連結している。また、図４に示すように換気口１０７下方に、設置可能な上下開放の換気チャンバー１１０を母屋に取り付ける。さらに排気チャンバー１０５と前記換気チャンバー１０８を、上部ダクト１０９で連結し、建物屋外ヘの換気経路を形成している。また、排気チャンバー１０５の内部に送風ファン１１０、風量センサー１１１を設けたものもみられる。

上記のような構造の建築物において、換気口から屋内外の温度差によって生じる浮力及び風力によって、棟の換気口から屋内空気が吸い出されるような構造となっている。
特開平１１−３１０９６７号公報

このような従来の換気システムでは、室内外の温度差が小さくなる夏期において自然換気ができないという課題や、屋根面への風圧力を有効に利用していないという課題がある。

本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、建築物の屋根あるいは壁面に生じる風圧を給気および排気に利用する風力換気を利用し、年間を通して自然換気ができる自然換気システムを提供することを目的としている。

また、建築物の屋根あるいは壁面に生じる風圧を給気および排気に利用するに当たり、風圧を換気の駆動力として効果的に利用できる自然換気システムを提供することを目的としている。

また、これらの自然換気システムと機械換気を併用し過換気とならない換気システムを提供することを目的としている。

また、室内の窓の開閉による通風が確保されている場合、送風ファン運転による換気を行わないようにすることを目的としている。

本発明は、換気システムにおいて上記目的を達成するために、屋根をもつ建築物において、前記屋根面に屋根開口部を備え、前記屋根の小屋裏直下階の天井に天井開口部を備え、前記屋根開口部と前記天井開口部に接続され前記屋根開口部と前記天井開口部とを連通する連通管を備えるものである。

この手段により、屋外の風速により風圧を受ける屋根面に設置した屋根開口部から居室に給気され、異なる屋根開口部は負圧面となることから、負圧面となる屋根開口部からは天井開口部からの空気の排気が行われることとなり換気の効果が得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記屋根開口部の屋根裏内側に前記屋根開口部と接続され、空気流通ができる空間を持つチャンバー部を有し、前記チャンバー部の底部は傾斜をなしたものである。

これにより屋根開口部からの漏水を溜めることができる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記チャンバー部に排水機構を有したものである。

これにより前記チャンバー部の漏水を換気システム外に排水することができる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、連通管内に風速制御手段を備えたものである。

これにより、風速制御手段により連通管内の風速が一定風速以上とならないような換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、換気装置の連通管およびチャンバー部において、断熱化を施したものである。

これにより、前記チャンバーおよび連通管内部において結露発生の抑制や、気密化することができる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、換気装置の連通管内に水滴をためることが出来るようにしたものである。

これにより、連通管の内部から天井開口部、または居室内への水滴の落下などを未然に防止することが出来る換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記チャンバー部と前記天井開口部との連通された間に前記天井開口部からの吸込空気を屋外に排気することができる送風ファンが備えられているようにしたものである。

この排気ファンの運転により、換気風量が確保することの出来る換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記送風ファンが備えられた連通管の他、前記屋根面開口部と天井面開口部の間に少なくとも１つの別経路連通管が接続され、前記連通管と前記別経路連通管に風路変更手段を備えたものである。

この風路変更手段を用いることで、複数の連通管の風路を変更することができる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、送風ファンを含む連通管の前後に、バイパス経路となるバイパス連通管を備え、前記連通管と前記バイパス連通管と前記風路変更手段を備えたものである。

この風路変更手段を用いることで、複数の連通管の風路を変更することができる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記天井面開口部と前記送風ファンとの間の連通管内に風量検知手段を各々１箇所ずつ備えたものである。

これにより、連通管内を流通する空気量を検知できる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、前記連通管内の風向を検知することができる管内風向検知手段を各々１箇所ずつ備えたものである。

これにより、連通管内の風向を検知できる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、風量検知手段と、前記管内風向検知手段を備えたものである。

この風量検知手段と、前記管内風向検知手段から得られた情報により、前記風路変更手段と前記送風ファンを制御させることで、連通管内の風量を所望の風量となるように制御できる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、風量検知手段と、前記管内風向検知手段を各々１箇所ずつ備えたものである。

この風量検知手段と、前記管内風向検知手段から得られた情報から合計風量が所望の換気風量となるように各々の換気装置を制御できる換気システムが得られる。

また他の手段は、上記目的を達成するために、建築物の開口部に開閉状況を認識することができる開閉検知手段を備えたものである。

この開閉検知手段により得られた開閉情報を用いて前記送風ファンの運転を変更することができる換気システムが得られる。

本発明によれば、建築物の屋根面に開口部を有することで外部風速を利用し、温暖地において年間を通して換気できる換気システムを提供することができる。

また、屋根開口部に対して漏水など水分が発生した場合においても、断熱化や排出機構を設けているので、チャンバーおよび管内に水分が溜まることがなくなり給気、排気経路としても良好な管内の環境が提供できる。

また、連通管内が建築物の必要な換気量に対して、送風ファン、風量制御機構、別途連通管、風路変更手段、バイパス連通管、風量検知手段を備えることで適切な換気運転とすることができる。

また、建築物内の窓開閉による通風行為にも対応する換気システムとすることが出来る。

本発明の請求項１記載の発明は、建築物において屋根斜面に屋根開口部と前記建築物の小屋裏直下階の天井に開口部を備え、前記屋根開口部と前記天井開口部の連通する連通管が接続されていることからなる換気システムを備えたものであり、多方向から吹く外気風を給気および排気に利用できるため年間を通して換気できるという作用を有する。

また、本発明の請求項２記載の発明は、傾斜屋根をもつ建築物において屋根斜面に屋根開口部と前記建築物の小屋裏直下階の天井に開口部を備え、前記屋根開口部と前記天井開口部の連通する連通管が接続されていることからなる換気システムを備え、前記換気装置が前記建築物において少なくとも２面の異なる方角に傾斜した屋根面に少なくとも１箇所ずつ設置したものであり、多方向から吹く外気風を給気および排気に利用できるため年間を通して換気できるという作用を有する。

また、本発明の請求項３記載の発明は前記屋根開口部の屋根裏内部側に前記屋根開口部と接続され、空気の流通ができるような空間を保持したチャンバー部を有し、前記チャンバー部の底部は傾斜を有したものであり、屋根開口部からの漏水を溜めることができるという作用を有する。

また、本発明の請求項４記載の発明は前記チャンバー部の内部に排水機構を有したものであり、チャンバー内の漏水を排水することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項５記載の発明は連通管内に風量制御機構を備えたものであり、連通管内に一定量以上の風量が通過しないようにできるという作用を有する。

また、本発明の請求項６記載の発明は換気装置の連通管およびチャンバー部において、断熱化を備えたものであり、断熱化により前記チャンバーおよび連通管内部の結露の発生を抑制することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項７記載の発明は換気装置の換気装置の連通管内に水滴をためることが出来るようにしたものあり、これにより、連通管の内部から天井開口部、または居室内への水滴の落下などを未然に防止することが出来るという作用を有する。

また、本発明の請求項８記載の発明は前記チャンバー部と前記天井開口部との連通された間に前記天井開口部からの吸込空気を屋外に排気することができる送風ファンが備えられているようにしたものであり、この送風ファンの運転させることにより、建築物内の換気風量を確保することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項９記載の発明は前記送風ファンが備えられた連通管の他、前記屋根面開口部と天井面開口部の間に少なくとも１つの別経路連通管が接続され、前記連通管と前記別経路連通管に風路変更手段を備えたものであり、この風路変更手段を用いることにより、複数の連通管の風路を変更することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項１０記載の発明は送風ファンを含む連通管の前後に、バイパス経路となるバイパス連通管を備え、前記連通管と前記バイパス連通管と前記風路変更手段を備えたものであり、この風路変更手段を用いることにより、複数の連通管の風路を変更することができるという作用を有する。

また、本発明の請求項１１記載の発明は前記天井面開口部と前記送風ファンとの間の連通管内に風量検知手段を備えたものであり、これにより連通管内を流通する空気量を検知できるという作用を有する。

また、本発明の請求項１２記載の発明は前記連通管内の風向を検知することができる管内風向検知手段を備えたものであり、これにより連通管内の風向を検知できるという作用を有する。

また、本発明の請求項１３記載の発明は風量検知手段と、前記管内風向検知手段を備えたものであり、これらにより前記風路変更手段と前記送風ファンとを制御させることで、連通管内の風量を所望の風量となるように制御できるという作用を有する。

また、本発明の請求項１４記載の発明は風量検知手段と、前記管内風向検知手段を各々備えたものであり、この風量検知手段と、前記管内風向検知手段から得られた情報から合計風量が所望の換気風量となるように各々の換気装置を制御できるという作用を有する。

また、本発明の請求項１５記載の発明は建築物の開口部に開閉状況を認識することができる開閉検知手段を備えたものであり、この開閉検知手段により得られた開閉情報を用いて前記送風ファンの運転を変更することができるという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１において、換気システム１は、傾斜屋根２をもつ建築物３に設置されている。前記換気システム１は、前記傾斜屋根２の傾斜面に２箇所設置されている。前記換気システム１の構成は、屋根開口部４とチャンバー５と天井開口部６を連通管７で接続されている。前記連通管７の内部には、風量検知手段８と風向検知手段９が備えられており、また前記チャンバー５の底部には、前記屋根開口部４からの漏水への排水機構としてドレン機構１０と風速制御手段１１が設置されている。また、建築物３の１階居室には換気口１３が設置されている。ドレン機構１０は、ポリプロピレンなどの樹脂製の部材で構成され、前記チャンバー部の底面に接続され、屋外に排出されるまで、一定の水勾配を有した構成をなしているものである。なお、建築部３の構成上水勾配が確保できない場合、チャンバー底部から屋外までにポンプを使用し、水をくみ上げる機構を設けることも考えられる。

上記構成において、前期屋根開口部は、雨水への配慮しスリット形状による開口部とする。前記チャンバー５は木製、前記連通管７はポリプロピレンなどの樹脂により構成され各々の外周部をグラスウールなどの断熱材で覆うことにより断熱、気密化されている。また、連通管７内部の風量検知手段８ならびに風向検知手段９の検知手段としては、超音波流量計などが考えられる。超音波流量計により連通管７内部の風量と風向を検知することができる。また、風速制御手段１１は、台風などの一時的な強風時において、建築物３内の換気風量が過多状態とならないようにするため、一定の風圧以上となるとダンパー機構とすることで、連通管７内が閉状態となるようにしたものである。ダンパー機構については、樹脂製、木製、金属性などが考えられるが、水などの影響により腐食、腐敗などが起こりにくいためポリプロピレンなどの樹脂製の部材が適していると考える。

ダンパー機構は、風圧により可動する可動部と支持部と最大風量制御板で構成され、可動部と支持部はバネなどの弾性を有した素材により支持されている。連通管７内の風速が一定風速以上となった場合、可動部が最大風量制御板まで動くことで、一定風速以上とならないようにすることが出来る。

また、居室においては、連通管７内の風量の状況を確認できるように表示モニターを備えたスイッチボックス１２が備えられており、スイッチボックス１２は、制御装置１４と接続されている。

スイッチボックス１２には、建築物３の床面積を入力もしくは選択できるような入力手段を備えることで、この入力信号をもとに制御装置１４において、住宅内の適正な換気風量となるようにダンパー機構の制御を行うことができる。なお、住宅内の適性な換気量とその換気量に対しての現状の換気量との比較がスイッチボックス１２で表示できるよう液晶表示部を備える。

このとき、換気システム１において、屋外の風速が任意の風向が発生した場合、傾斜屋根２において、正圧面と負圧面を生じることとなる。このとき、正圧面となった前記屋根開口部４からは風圧力により、屋外から給気風量が供給されることとなり、前記連通管７および、前記天井開口部６から居室へと給気されることとなる。反対に、屋根の負圧側となった屋根面においては、前記屋根開口部４は、前記チャンバー５と前記天井開口部６と連通管７を介し居室の空気を室外へ排気することができることとなる。１階の各居室は、換気口１３により風速の正圧側から給気、負圧側が排気となることで、住宅全体の換気が可能となる。

内外温度差が大きくなる冬では、前記換気口１３のいずれも屋外からの空気を室内に供給することができる給気口となり、２階に設置した２つの換気システム１の前記天井開口部６は、吸込口として機能することとなる。

また、風速制御手段１１の他の手段として一定以上の風量を送風できないようにするため、連通管内にプロペラ形状のファンを設置、回転させ、一定上の風量時にはプロペラ部の回転による抵抗により風量を制限させることも考えられる。

なお、換気装置を構成する屋根開口部、チャンバー部、連通管、天井開口部については樹脂製、木製の他、金属板や、塗料などを塗布し漏水・気密化した布製などにより構成されてもよい。

なお、風力および風圧力を有効に利用できるよう開口面を同一方向としないようにすることにより屋根形状の傾斜が一面のみの場合や陸屋根形状の場合においても有効と考える。

また、連通管７内部において一部箇所に向け水勾配を設けるとともに、排水機構を設けることにより、連通管７内部の水滴を居室内に侵入させることを防止させることが可能となる。なお、図１において連通管７とチャンバー５との排水機構としてドレン機構１０を設けている。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図面を参照しながら説明する。図１に示した実施の形態１と同様の箇所については説明を割愛することとする。

図２において、換気システム１の連通管７内に送風ファン１５を備え、前記送風ファン１５前後の連通管７には、バイパス連通管１６と風路変更手段１７を備えている。また、居室の窓には開閉検知手段１８を備えており、開閉検知により得られた情報は、前記風量検知手段８、風向検知手段９、送風ファン１５、風路変更手段１７からの情報をもとに適切に運転を制御することができるように制御装置１４と接続されている。

上記構成において、連通管７とバイパス連通管１６の風路変更手段１７は、各々の連通管の分岐箇所に駆動部を備えたダンパー機構を設けることで、任意の箇所で止めることができるようになっている。このほか、各々の連通管内にダンパー機構を設けることで、連通管内の風量を制御することも考えられる。

また、開閉検知手段１８として、建築物３の窓枠とガラス窓枠にマグネットスイッチを設置し、開閉時において、スイッチがＯＮ、ＯＦＦした情報が得られるような構造が考えられる。

また、居室においては、連通管７内の風量の状況を確認できるように表示モニターを備えたスイッチボックス１２が備えられており、スイッチボックス１２は、制御装置１４と接続されている。

スイッチボックス１２には、建築物３の床面積を入力もしくは選択できるような入力手段を備えるとともに、連通管７内部に設置した風量検知手段８、風向検知手段９および開閉検知手段１８の情報をもとに送風ファン１５と風路変更手段１７を変更することができる変更、書き換え可能な制御を有した制御装置１４を備えることができる。

なお、住宅内の適性換気量とその換気量に対しての現状の換気量との比較がスイッチボックス１２で表示できるよう液晶表示部を備える。

代表的な運転例として、開閉検知手段１８のＯＮ、ＯＦＦによる運転について示す。換気システム１において、屋外の風速が任意の風向が発生した場合、傾斜屋根２において、正圧面と負圧面を生じることとなる。このとき、正圧面となった前記屋根開口部４からは風圧力により、屋外から給気風量が供給されることとなり、前記連通管７および、前記天井開口部６から居室へと給気されることとなる。反対に、屋根の負圧側となった屋根面においては、前記屋根開口部４は、前記チャンバー５と前記天井開口部６と連通管７を介し居室の空気を室外へ排気することができることとなる。１階の各居室は、換気口１３により風速の正圧側から給気、負圧側が排気となることで、住宅全体の換気が可能となる。このとき、連通管７内の風量検知手段８、風向検知手段９によりあらかじめ設定した換気量と比較して、換気量が少ない場合において、送風ファン１５の運転を行い室内から屋外への換気を行うこととする。

建築物３の居室の窓を開状態とした場合、窓からの換気が増加するため換気システム１内の連通管７を経由した換気量が低下することとなる。

前記開閉検知手段１８の情報より、開放されている情報が制御装置１４に入力されるとともに、連通管７内部の風向検知手段９が確認され、また風速制御手段１１においても一定方向に風速が検知された場合、所望の換気風量となるまで送風ファン１５の運転を行わずに自然換気のみで換気が可能となる。

また、前記開閉検知手段１８で閉状態が確認できた場合、スイッチボックス１２で予め入力した換気風量となるように必要に応じて送風ファン１５を運転することになる。なお、このときの送風ファン１５の運転は、風向検知手段９において排気経路となっている経路の送風ファン１５の可動を主とすることにより、自然力を活用した換気システムとすることができる。

なお、建築物３の必要な換気量については、スイッチボックス１２により入力または切り替えが可能とし、異なる規模の建築物においても適応が可能とできる。

また、連通管７内の風量を制御することが出来る検知手段、制御手段であれば制御装置１４に接続されるものとする。また、建築物３の環境に変化生じた場合には制御仕様が変更、書き換えが容易にできる（例えばパソコン）ようになっている。

また、制御装置１４は、独立した機器として記入しているが、他の機器内に内蔵されるものであっても機能が同等であれば問題はない。

内外の温度差、屋外の風速を利用した換気システムを取り付けることにより建築物の換気の用途として適用できる。

本発明の実施の形態１における換気システムを示す断面図 本発明の実施の形態２における換気システムを示す断面図 従来の換気システムを示す断面図 従来の換気システムを示す詳細図

符号の説明

１ 換気システム
２ 傾斜屋根
３ 建築物
４ 屋根開口部
５ チャンバー
６ 天井開口部
７ 連通管
８ 風量検知手段
９ 風向検知手段
１０ ドレン機構
１１ 風速制御手段
１２ スイッチボックス
１３ 換気口
１４ 制御装置
１５ 送風ファン
１６ バイパス連通管
１７ 風路変更手段
１８ 開閉検知手段

Claims (15)

1. 建築物の屋根面に屋根開口部と前記建築物の小屋裏直下階の天井に開口部を備え、前記屋根開口部と前記天井開口部の連通する連通管が接続されていることからなる換気装置を備え、屋外の風力を給気および排気に利用できるようにしたことを特徴とする換気システム。
2. 傾斜屋根をもつ建築物において屋根斜面に屋根開口部と前記建築物の小屋裏直下階の天井に開口部を備え、前記屋根開口部と前記天井開口部の連通する連通管が接続されていることからなる換気装置を備え、前記換気装置が前記建築物において少なくとも２面の異なる方角に傾斜した屋根面に少なくとも１箇所ずつ設置され、屋外の風力を給気および排気に利用できるようにしたことを特徴とする換気システム。
3. 屋根開口部の小屋根裏内側に前記屋根開口部と接続され、空気流通ができる空間を持つチャンバー部を有し、前記チャンバー部の底部は傾斜をなし、屋根開口部からの漏水を溜めることができるようにしたことを特徴とする請求項２記載の換気システム。
4. 前記チャンバー部に排水機構を有したことを特徴とする請求項３記載の換気装置。
5. 連通管内に風速制御手段を備え、前記風速制御手段により一定風速以上とならないようにしたことを特徴とする請求項４記載の換気装置。
6. 換気装置の連通管およびチャンバー部において、断熱化を有したことを特徴とする請求項５記載の換気システム。
7. 連通管内に水滴をためることが出来るようにしたことを構造としたことを特徴とする請求項６記載の換気システム。
8. 換気装置においてチャンバー部と天井開口部との連通された間に天井開口部からの吸込空気を屋外に排気することができる送風ファンが備えられていることを特徴とする請求項７記載の換気システム。
9. 換気装置の送風ファンが備えられた連通管の他、屋根面開口部と天井面開口部の間に少なくとも１つの別経路連通管が接続され、前記連通管と前記別経路連通管に連通管内の風量を調整することのできる風路変更手段を備え、前記風路変更手段により複数の連通管の風路を変更することができることを特徴とする請求項８記載の換気システム。
10. 送風ファンを含む連通管の前後に、別送風経路となるバイパス連通管を備え、前記連通管と前記バイパス連通管と風路変更手段を備え、前記風路変更手段により複数の連通管の風路を変更することができることを特徴とする請求項９記載の換気システム。
11. 天井面開口部と送風ファンとの間の連通管内に連通管内の風量を検知することのできる風量検知手段が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の換気システム。
12. 連通管内の風向を検知することができる管内風向検知手段を設けた換気装置とすることを特徴とする請求項１１載の換気システム。
13. 連通管内の風量検知手段と、管内風向検知手段により得られた情報により、前記風路変更手段と送風ファンにより、連通管内の風量を所望の風量となるように制御できるようにしたことを特徴とする請求項１２記載の換気システム。
14. 連通管内の風量検知手段と、管内風向検知手段により得られた情報により、前記風路変更手段と送風ファンにより、連通管内の風量を所望の風量となるように制御できるようにし、複数の換気装置の合計風量が所望の換気風量となるように制御できるようにしたことを特徴とする請求項１３記載の換気システム。
15. 建築物の開口部に開閉状況を認識することができる開閉検知手段を備え、前記開閉検知手段により得られた開閉情報を用いて前記送風ファンの運転を変更することができるようにしたことを特徴とする請求項１４記載の換気システム。

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