JP2010078270A - 住宅用換気装置の排気集約器 - Google Patents

Abstract

【課題】床下空間における熱交換効率の高い熱交換処理によって適切な温度の新鮮な外気を室内へ送り込み可能にする。
【解決手段】室１６内の空気を吸気口４７を通して密閉容器４１内に集約するとともに、この集約した空気を排気口４６から家屋１０外へ排出し、一方、床下空間の空気を外気吸入口５２を通して外部容器４２内に取り込むとともに、この取り込んだ空気を密閉容器４１により熱交換して外気供給口５３から床１２に設けられた外気供給開口１４を通じて室内に供給する構成である。
【選択図】図３

Description

本発明は、高気密住宅等における住宅用換気装置の排気集約器に関する。

高気密住宅の換気構造については各種のシステムが提案されている。例えば、寒冷地の住宅換気は一般に外気導入のためのファンモータを、吸排気の開口部装置とは別に設けることが多い。吸排気の開口部分にファンモータを設けると、マイナス温度の外気温とプラス温度の室内空気とが衝突して結露を生じ、ファンモータを凍結ロックさせる等の問題が生じるからである。

このため一般に寒冷地の住宅換気システムは、室内の適当箇所に、自然換気に近いゆるやかな換気を実現するための小型のファンモータを配し、そこにおいて単位時間当り少量の強制排気を行い、一方の吸気は、室内負圧を利用して自然換気に近い状態で外気を導入するという方式をとる。

ここで問題となるのは、吸入外気の温度をより高める手段である。従来の技術では、吸入外気の温度を高めることによって、室内暖房との間での熱交換の効率を高める必要から、床下空間に外気導入用のパイプを配し、このパイプを室内に引き回して換気を行っている。一方、排気は適宜箇所に設けたファンモータによる室内負圧を利用し、メインルームから又は各室独立に行う。この場合に、排気ポイントが多いほど換気効率は高まるが、逆に熱効率が悪くなる。これらのバランスを図って換気構造を決定することが肝要である。

ところで、従来の住宅用換気構造は、汚れた室内空気を屋外に排出する場合に、室内空気の熱損失を最大限に防止する点に重点をおいて設計されることが多い。

このため従来の住宅用換気構造は、吸気温度と室内暖房の効率、排気と室内空気の熱損失などの計算が重視され、排気熱は、外気に自動的に一定量が捨てられる因数として扱われる。つまり換気が潜在的に備え持つ熱量は、換気設計の温度計算には重要な要素としてカウントされないのが常である。

もちろん、排気がもつ熱量を有効利用する試みは少なくない。例えば、排気熱を天井に回して、天井および屋根の温度を高めることにより、室内温度の維持を図る工夫はなされている。

しかしながら、近時の高気密住宅やマンション構造を考えれば、天井に換気空気を引き回すシステムは汎用性に欠けるという問題がある。特に寒冷地では落雪事故を防止するため、特に切妻屋根や寄棟屋根といった伝統的な傾斜屋根構造が減少し、天井面がフラットな無落雪住宅が増えている。気密性が格段に増しているため、排気熱を利用した傾斜屋根の融雪や家屋暖房の保持といった要素は、その需要が漸減していることによる。

これに対し、暖房装置によって暖められた室内空気を屋外に排出する際に、排気熱をさらに有効利用ものが提供されている（例えば、特許文献１の図３参照）。これは、床下空間の空気を家屋内に循環させる一方、各室内の空気を床下空間に設置した集約室に集約し、集約した排気を玄関ドアの外側近傍箇所において排出するというものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３０４３２８号広報

しかしながら、かかる住宅用排気装置における排気の集約方法にあっては、各室ごとに接続された排気ダクトを１本のメインダクトに直接繋ぐという構成であり、各室内の空気を床下空間のメインダクト内に集約した上で、玄関ドアの外側近傍に排出しており、このため排気ダクト内における圧力損失が発生し、各室内からの排気を均等に維持することができないという不都合がある。また、排気ダクトとメインダクトの接続作業が煩雑で施工効率が悪く、熱交換効率が低いという不都合があった。
本発明は前記のような従来の問題点に着目されたものであり、排気ダクトにおける圧力損失を低減でき、排気ダクトの施工効率を高めることができるとともに、床下空間における熱交換効率の高い熱交換処理によって快適な室温とすることができる住宅用換気装置の排気集約器を得ることを目的とする。

この目的達成のために、本発明に係る住宅用換気装置の排気集約器は、床下空間に導入した外気を複数の室内に導入して循環させ、一方前記各室内から吸入した空気を床下空間において集約し、床下空間から家屋外へ排出させる住宅用換気装置の排気集約器であって、複数の吸気口および１つの排気口が設けられた熱交換機能を有する密閉容器と、この密閉容器の全体を所定の空隙をおいて収納する、外気吸入口および外気供給口を有する外部容器とを備え、前記室内の空気を前記吸気口を通して前記密閉容器内に集約するとともに、この集約した空気を前記排気口から排気管を通して家屋外へ排出し、前記床下空間の空気を前記外気吸入口を通して前記外部容器内に取り込むとともに、この取り込んだ空気を前記密閉容器により熱交換して、前記外気供給口から床に設けられた外気供給開口を通じて室内へ供給するように構成されてなることを特徴とする。

これにより、前記吸気口を通して各室の空気（暖気）を密閉容器内で１つにまとめて前記排気口を通じて排気ファン等により家屋外へ送り出すことによって、各室の換気が行えるとともに、１本のメインダクトに各室対応の複数の排気ダクトを接続することで、排気ダクトの圧力損失を小さく抑えることができ、またメインダクトに対する排気ダクトの接続作業を効率化できるとともに、床下空間において効率の良い熱交換を実現できる。
また、床下空間から外部容器内に取り込んだ空気を密閉容器の温熱を利用して暖め、この温まった暖気を外気供給口および給気用パイプを通じて床に設けられた外気供給開口へ送りだすことで、この外気供給開口が臨む室内を効果的に暖めることができる。

また、本発明に係る住宅用換気装置の排気集約器は、前記排気口が前記密閉容器の上部中心付近に設置され、前記吸気口が前記排気口の周囲に複数個設置された構成であることを特徴とする。
これにより、前記吸気口から前記排気口へ送り出される空気量を均等化でき、各室の換気効率の不均一を防止でき、快適な空調作用を実現できる。

本発明によれば、排気ダクトにおける圧力損失を低減でき、排気ダクトの施工効率を高めることができるとともに、床下空間における外気の熱交換処理によって快適な室温を維持することができる。

以下に、本発明の実施形態による住宅用換気装置を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る排気集約器を持つ住宅用換気装置を示す。まず、全体の構造を説明する。１０は家屋、１１は一階のメインルーム、１２は一階の床、１４は一階の床１２に配した外気供給開口、１５はメインルーム１１に配したセントラルヒータ、１６は居室（室）、１８は居室１６の床に設けられた排気用開口（ベンチレータ）である。この排気用開口１８は、従来の換気システムと異なりファンモータを必要としない。

また、２０は床下空間、２１は外気導入用の吸気パイプ、２２，２３は吸気用パイプ２１の端部開口で家屋の外部から外気を取り入れるための吸気孔として機能する。２５は各居室１６の排気用開口１８に接続されて、各室１６内の空気を吸気して室外に導く複数の吸気用パイプ、２６は吸気用パイプ２５から各室１６内の空気を、ファンモータを用いないで一箇所に集める後述の排気集約器、２７はこの排気集約器２６で集めた居室排気を屋外に排出するための一本の排気管である。３０は排気管２７の経路途上に配した小型のファンモータ、３１は玄関ドア、３２は玄関ドア３１の直下に配した吹出開口である。

図２は前記排気集約器２６の斜視図、図３はこの排気集約器２６の縦断面図である。この排気集約器２６は密閉容器（内部容器）４１と外部容器４２とから構成され、密閉容器４１は金属板、好ましくは熱伝導性が高く、防錆処理された薄めの金属板を板金加工して得られる。外部容器４２は所定の空隙Ｇをおいて密閉容器４１を被い、防錆処理された薄めの金属板を板金加工して得られる。

これらのうち密閉容器４１は、全体として短めの円筒体４３の一端を天板４４によって、また他端を底板４５によってそれぞれ塞いだ構成である。そして、密閉容器４１の天板４４の略中心部には、１つの排気口４６の一端が溶接などによって固着されている。この排気口４６は床下空間２０内の排気管２７に接続されている。また、この排気口４６を中心とする所定半径位置の天板４１には、吸気口４７の一端が溶接などによって固着されている。なお、各吸気口４７は各室１６内の空気を排気用開口１８を通して吸気するための前記吸気用パイプ（ダクト）２５に接続される。これらの吸気口４７は複数個設けられ、排気口４６に比べて内径が小さく作られている。これらの排気口４６および吸気口４７は図示のように全体として所定長の円筒体からなる。

密閉容器４１は外部容器４２内に同心設置され、外部容器４２の底面上に支持部材４８を介して支持されている。密閉容器４１および外部容器４２間には、空気の流れを促進する前記空隙Ｇが作られている。なお、支持部材４８としては、サイズが小さくかつ熱伝導性の良好な素材とすることで、空隙Ｇにおける空気の流れをできるだけスムースに行わせるようにしている。また、外部容器４２外面の略全面には、発泡樹脂などからなる断熱材が被覆されている。これにより外部容器４２内で密閉容器による外気の熱交換作用が妨げられるのを防止することができる。

外部容器４２は、全体として短めの円筒体４９の一端を天板５０によって、また他端を底板５１によってそれぞれ塞いだ構成である。そして天板５０の中心部には、排気口４６を上方へ貫通させる大径の吸気孔である外気吸入口（床下空間２０からの空気の吸気口）５２が形成されている。この外気吸入口５２は、床下空間２０内から外気を外部容器４２内に取り込んで、前記空隙Ｇを経由して外気供給口５３へ導く。この外気供給口５３は大径であるために、ファンモータを用いなくても、外気吸入口５２から外気供給口５３への空気の流通が自由かつスムースとなる。この外気供給口５３は外部容器４２周面に水平方向（横方向）に連設されている。この外気供給口５３は短めの円筒体であり、これに給気用パイプ５５が接続されて、前記空隙Ｇで密閉容器４１によって暖められた空気をセントラルヒータ１５前方の外気供給開口１４へ導くようにされている。

なお、床１２に形成された外気供給開口１４は小さくてもよく、形状も自由である。また、外気供給開口１４は、セントラルヒータ１５（暖房装置）の近傍に設け、直接暖房吸気に供することが望ましい。電気熱や蒸気熱を利用するパネルヒータを使用する場合も、その背後に配する等、居住者が直接冷気を感じなくて済むよう配慮する。床下に設けられる小型のファンモータ３０は、最終の排気管２７の経路上に設けてあり、これが家屋全体の換気用モータとなる。なお、家屋１０の基礎には、前記熱交換専用の吸気孔および排気孔以外の孔は設けられていない。

従って、かかる構成によれば、ファンモータ３０が作動している限り、吸気用パイプ２５を介して、１階または２階の各床１２等に設けられた排気用開口１８等を介して、各居室１６の空気が単位時間（１時間０．５回）当たりではあるが徐々に吸引され、床下空間内の集約器２６および排気管２７を通り、玄関ドア３１の直下に配した吹出開口３２から外気に排出される。室内に負圧を与える小型のファンモータ３０を、この床下の集約器２６の下流に設けることで、排気の流れのスムースなコントロールが可能となった。

この場合において、集約室２６ではファンモータ３０の作動によって、各室１６内の空気は複数個の吸気口４７を通して密閉容器４１内に集約するように取り込まれ、排気口４６および排気管２７を順次介して家屋の外へ排出される。このとき密閉容器４１は各室１６からの空気によって暖められ、この密閉容器４１の温熱が外部容器４２内の空気を熱交換によって暖める。

この外部容器４２内には、床下空間内２０内の空気が、空気取り入れ口である外気吸入口５２から取り入れられており、この外部容器４２内に取り入れられた空気は、前述のように密閉容器４１により暖められる。また、この温められた空気は、自然対流中に前記空隙Ｇ内から外気供給口５３を通して前記給気用パイプ（ダクト）５５へ導かれる。この給気用パイプ５５の先端はセントラルヒータ１５前方の床１２に設けられた外気供給開口１４に臨む。従って、給気用パイプ５５に導かれた暖気はその外気供給開口１４からメインルーム１１内へ導かれている。この結果、このメインルーム１１の暖房効率が高められる。

また、外気供給開口１４から供給された空気は暖房機１５によって温められ、ドアのアンダーカットやトップカットにより１階のメインルーム１１を含む各室に供給される。このため、これらの各室内の空気温度も効率的に高められる。
更に、集約器２６を用いたことで、空気の流通抵抗を小さく抑えることができ、従って各排出ダクトにおける排気量を均等化できるとともに、圧力損失を低減できる。更に、排気ダクトを集約室２６を中心に直接配管することで、配管作業の施工性が向上するというメリットが得られる。

なお、ファンモータ３０は、玄関ドア近傍の吹出開口３２よりも奥まった位置に配し、しかも排気専用であって外気吸引を行わないから結露やモータの凍結ロックといった障害も発生しない。
一方、ファンモータ３０の作動による排気に伴い、家屋内空間は外気との間で圧力差が生まれる。この室内負圧により、床下空間２０の空気が一階の床面１２に配した外気供給開口１４を通してメインルーム１１に流入すると同時に、吸気パイプ２１を介して屋外外気が床下空間２０に導入される。

本実施形態では、排気経路を床下に通すことによって床下温度を高めてある。従って、外部容器４２の外気供給口５３から流出する熱交換後の暖気を、一階の床１２の外気供給開口１４を通して一階のメインルーム１１内に流入させて、空気温度を摂氏プラス温度に保たせ、外気導入による換気時の熱損失を最小限に抑えることができる。これは単に暖房装置の燃費の節減に止まらない。床下温度を高めることによって排気熱量の損失を最小限に抑えることができる。

このように、本発明の実施形態による住宅用換気装置は、室１６内の空気を吸気口４７を通して密閉容器４１内に集約するとともに、この集約した空気を排気口４６から排気管を通して家屋１０外へ排出し、床下空間の空気を外気吸入口５２を通して外部容器４２内に取り込むとともに、この取り込んだ空気を密閉容器４１により熱交換して外気供給口５３から床１２に設けられた外気供給開口１４を通じて、室内に供給するように構成したものである。

これにより、吸気口４７を通して各室の暖気を集約器を構成する密閉容器４１内で１つにまとめて排気口４６を通じて排気ファン等により送り出すことによって、排気ダクトの圧力損失を小さく抑えることができる。また、吸気口４７に対し別々の排気管（ダクト）を接続するため、その接続作業を効率化することができる。また、床下空間２０から外部容器４２内に取り込んだ空気を密閉容器４１の温熱により暖めて、床１２の外気供給開口１４から室１６に供給する。この供給は階段室や吹抜け等を介して行われる。これにより室内温度を効果的に高めることができる。

本発明は、床下空間における熱交換効率の高い熱交換処理によって、適切な温度の外気を室内へ送り込むことができるという効果を有し、高気密住宅等における住宅用換気装置の排気集約器等に有用である。

本発明の実施形態による排気集約器を備えた住宅用換気装置を示す原理図である。 本発明の実施形態による排気集約器の概略構造を示す斜視図である。 図２に示す排気集約器の縦断面図である。

符号の説明

１０ 家屋
１１ メインルーム
１２ 床
１４ 外気供給開口
１５ セントラルヒータ
１６ 一般居室（室）
１８ 排気用開口
２０ 床下空間
２１ 吸気パイプ
２２，２３ 端部開口
２５ 吸気用パイプ
２６ 集約器
２７ 排気管
３０ ファンモータ
３１ 玄関ドア
３２ 吹出開口
４１ 密閉容器
４２ 外部容器
４３ 円筒体
４４ 天板
４５ 底板
４６ 排気口
４７ 吸気口
４８ 支持部材
４９ 円筒体
５０ 天板
５１ 底板
５２ 外気吸入口
５３ 外気供給口
５４ 断熱材
５５ 給気用パイプ

Claims (2)

1. 床下空間に導入した外気を複数の室内に導入して循環させ、一方前記各室内から吸入した空気を床下空間において集約し、床下空間から家屋外へ排出させる住宅用換気装置の排気集約器であって、
   複数の吸気口および１つの排気口が設けられた熱交換機能を有する密閉容器と、
   この密閉容器の全体を所定の空隙をおいて収納する、外気吸入口および外気供給口を有する外部容器とを備え、
   前記室内の空気を前記吸気口を通して前記密閉容器内に集約するとともに、この集約した空気を前記排気口から排気管を通して家屋外へ排出し、
   前記床下空間の空気を前記外気吸入口を通して前記外部容器内に取り込むとともに、この取り込んだ空気を前記密閉容器により熱交換して、前記外気供給口から床に設けられた外気供給開口を通じて室内へ供給するように構成されてなることを特徴とする住宅用換気装置の排気集約器。
2. 前記排気口は前記密閉容器の上部中心付近に設置され、前記吸気口は前記排気口の周囲に複数個設置されてなることを特徴とする請求項１に記載の住宅用換気装置の排気集約器。

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