JP2012193888A - 逆流防止換気装置と逆流防止換気方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、その動作開始の圧力差が大きく、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、安価な逆流防止換気装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、有底円筒状の本体を有し、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、本体１１の軸中心を垂直方向に向けて流入口７が収納室の開口に室内側から装着され、ファンの作用で収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気装置１であって、本体１１の下端部の側面には楔状の凹み２が形成され、この凹み２には下側斜面部２１と上側斜面部２２が形成されると共に吐出口５が下側斜面部に設けられ、弁板６が吐出口５に揺動可能に軸支され、その回転軸４が上端側に偏った位置に配置されたことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内の押入れや納戸などの収納室内の換気を行う押入れ逆流防止換気装置と、室内の押入れや納戸などの収納室内の換気を行うとき湿気や虫などが逆流しない逆流防止換気方法に関する。

押入れ等や納戸は閉じられたままの状態が多く、内部の空気は滞留し、湿気ってジメジメした環境になりやすい。とくに住宅の西側や北側に置かれた押入れは日当たりが悪く、内部にカビが生えてしまうことも多い。

しかし、これを防止するために引き戸を開けて自然換気するのでは、例えば２時間〜３時間換気しても内部は十分に乾燥しない。そこで、従来簀を敷いたり、通風させるために扇風機を利用したりしていることが多い。

このほか押入れ内部を居室空間または屋外空間と連通させ、送風手段によって空気を流通させる換気構造が（特許文献１）、（特許文献２）で提案されている。

また、押入れ内部の換気を行い、結露等を防止するとともに清浄化された空気を居室空間に供給するため、押入れに吸気孔と排気孔と換気扇とフィルターを設ける技術が提案されている（特許文献３）。

さらに、安価で、広い範囲に送風が可能な送風撹拌装置と、この送風撹拌装置を用いた建物用換気システムも提案されている（特許文献４）。この送風撹拌装置は、１個のモータ、このモータによって回転駆動される水車型ファン、およびこのファンの周りに配置された環状のファンケーシングが設けられるとともに、このファンケーシングの片側中央に空気吸い込み口を設け、周囲に空気排出口を設けて、空気吸い込み口にダクト接続用の吸い込み口接続部を設置し、この吸い込み口接続部にダクトを接続し、ファンの吸い込み空気の一部をダクトから吸引する。ダクト接続用の吸い込み口接続部には、逆止弁が設けられている。

実開昭５５−４０１６４号公報 実開昭５６−１１９８４２号公報 特開平７−１５８９１８号公報 特開２００２−４８３７３号公報

以上説明したように、押入れ等は換気が不十分だと湿気ってカビが生えるようなことが起きる。しかし、自然換気したり扇風機を使って強制的に換気したりするのでは、十分な乾燥が得られないし、面倒になる。

そして、（特許文献１）、（特許文献２）、（特許文献３）、（特許文献４）のような従来技術の換気装置を設けるのでは、通風効果、除湿効果が十分確保できなかったり、施工が大変でかつ高価な装置となったりして、構造も大きくなってしまう。

そして天面から外部へ強制換気するのは、ダクトでの配管工事が必要で、設置に費用がかかる。この点、押入れの床面から床下へ強制換気するのは、天面を介しての換気と比べると、配管工事の規模は小さくてすむが、作業環境が悪い床下の作業は難儀な作業であり、床下から逆に湿気や空気の逆流が起きるし、虫が家の中へ入ってくることが発生する。

そこで、ダクト内に逆止弁を設けて、簡素な構成で自動的に逆流を防止しようとすれば（図９参照）、重力を利用するためどうしてもダクトを曲げて延ばす必要が生じる。これでは工事が大変になる。（特許文献４）のように逆止弁を遠心型ファンの吸い込み口に設けるのは複雑な構成となり高価になる。

そこで、本発明は、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、安価な逆流防止換気装置と、逆流防止換気方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の逆流防止換気装置は、有底円筒状の本体を有し、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、本体の軸中心を垂直方向に向けて流入口が収納室の開口に室内側から装着され、ファンの作用で収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気装置であって、本体の下端部の側面には、水平方向に楔状の凹みが形成され、この凹みには、重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部とこれより更に大きな角度で交差する上側斜面部が形成されると共に吐出口が下側斜面部に設けられ、逆止弁の弁板が吐出口に揺動可能に軸支され、その回転軸は吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置され、この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって弁板を回動させ吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、非送風時には重力で吐出口を閉止する一方、送風時には流れで第１及び第２の流路を形成して吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には第２の流路の連通により逆止弁の開放動作を遅らせることを主な特徴とする。

また、本発明の逆流防止換気方法は、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、有底円筒状の本体の軸中心を垂直方向に向けて流入口を収納室の開口に室内側から装着し、ファンの作用で収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気方法であって、本体の下端部の側面に水平方向に楔状の凹みを形成し、この凹みに重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部を形成すると共に吐出口を下側斜面部に設け、逆止弁の弁板を吐出口に揺動可能に軸支し、その回転軸は吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置し、この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって弁板を回動させ吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、非送風時には重力で吐出口を閉止する一方、送風時には流れで第１及び第２の流路を形成して吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には第２の流路の連通により逆止弁の開放動作を遅らせることを主な特徴とする。

本発明の逆流防止換気装置によれば、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、安価な逆流防止換気装置を提供することができる。

また、本発明の逆流防止換気方法によれば、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、小さな設置面積で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、逆流がない換気を実現することができる。

本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の全体説明図 本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の一部破砕断面図 本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の第１の本体構成部品の側面図 （ａ）は本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の第１の本体構成部品の断面図、（ｂ）（ａ）の第１の本体構成部品の底面図 本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置置の第２の本体構成部品の断面図 （ａ）本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の弁板の断面図、（ｂ）（ａ）の弁板の正面図 比較例１の逆流防止換気装置の作用説明図 本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置の作用説明図 比較例２の逆流防止換気装置の全体説明図 本発明の実施の形態２の逆流防止換気装置の構成図 本発明の実施の形態３の逆流防止換気装置の構成図

本発明の第１の発明は、有底円筒状の本体を有し、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、本体の軸中心を垂直方向に向けて流入口が収納室の開口に室内側から装着され、ファンの作用で収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気装置であって、本体の下端部の側面には、水平方向に楔状の凹みが形成され、この凹みには、重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部とこれより更に大きな角度で交差する上側斜面部が形成されると共に吐出口が下側斜面部に設けられ、逆止弁の弁板が吐出口に揺動可能に軸支され、その回転軸は吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置され、この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって弁板を回動させ吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、非送風時には重力で吐出口を閉止する一方、送風時には流れで第１及び第２の流路を形成して吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には第２の流路の連通により逆止弁の開放動作を遅らせることを特徴とする逆流防止換気装置である。この構成によって、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、安価な逆流防止換気装置を提供することができる。

本発明の第２の発明は、第１の発明において、本体の流入口と吐出口上端との間に配設された軸流ファンを備え、該軸流ファンの吐出圧で弁板を開放させることを特徴とする逆流防止換気装置である。この構成によって、確実に湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、安価な逆流防止換気装置を提供することができる。

本発明の第３の発明は、第１の発明において、床下に配設された床下換気扇のファンが形成する負圧によって弁板を開放させることを特徴とする逆流防止換気装置である。この構成によって、床下換気扇の運転に換気を委ねることができ、換気扇を内蔵させる場合と比較してきわめて簡素で安価な構成にすることができる。通常の自然風では収納室に湿気が逆流したり、開いた部分から虫が入ったりすることがない。カビが生えることもない。押し入れや納戸などの換気装置として優れた逆流防止換気装置を提供することができる。

本発明の第４の発明は、第１の発明において、逆止弁の弁板の回転軸が、該弁板の揺動中心として吐出口の下流の圧力と室内の空気の圧力差が大きくなるのに対応して弁板の上端側に偏った位置に配置されると共に、圧力差が小さくなる場合には弁板の中央に近付いた位置に配置されることを特徴とする逆流防止換気装置である。この構成によって、逆止弁の応答性を変化させたり、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、設置場所ごとに確実に湿気が逆流したり虫が入ったりすることを避けることができる。

本発明の第５の発明は、第１の発明において、凹みの上側斜面部の内面は内部の空気の流れを一方側面から他方側面側に絞るガイド部を構成していることを特徴とする逆流防止換気装置である。この構成によって、弁板を回動させ吐出口に第１及び第２の流路を形成するのが容易で、コンパクトな円筒の中で円滑に第１の流路を流れる流れを９０°近く曲げることができる。

本発明の第６の発明は、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、有底円筒状の本体の軸中心を垂直方向に向けて流入口を収納室の開口に室内側から装着し、ファンの作用で収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気方法であって、本体の下端部の側面に水平方向に楔状の凹みを形成し、この凹みに重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部を形成すると共に吐出口を下側斜面部に設け、逆止弁の弁板を吐出口に揺動可能に軸支し、その回転軸は吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置し、この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって弁板を回動させ吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、非送風時には重力で吐出口を閉止する一方、送風時には流れで第１及び第２の流路を形成して吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には第２の流路の連通により逆止弁の開放動作を遅らせることを特徴とする逆流防止換気方法である。この構成によって、床下に広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、小さな設置面積で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、逆止弁の動作が迅速で、弁板背面側負圧発生時にはその開放動作を遅らせることができ、湿気が逆流したり虫が入ったりすることのない、逆流がない換気を実現することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１の逆流防止換気装置と逆流防止換気方法を図面により説明する。図１は家屋の押入れ等の床下に設置された逆流防止換気装置の全体説明図を示し、図２は逆流防止換気装置の一部破砕断面図を示し、図３は逆流防止換気装置の第１の本体の側面図、図４（ａ）は実施の形態１の逆流防止換気装置の第１の本体構成部品の断面図、図４（ｂ）は（ａ）の第１の本体構成部品の底面図、図５（ａ）は実施の形態１の逆流防止換気装置の第２の本体構成部品の断面図、図５（ｂ）は（ａ）の第２の本体構成部品の底面図、図６（ａ）は弁板の断面図、図６（ｂ）は弁板の正面図である。さらに、図７は比較の逆流防止換気装置の作用説明図、図８は実施の形態１の逆流防止換気装置の作用説明図、図９は比較例の逆流防止換気装置の全体説明図である。

図１から図６において、家屋Ａの押入れ等の収納室Ｂの床Ｆにあけた開口Ｃに室内側から装着された逆流防止換気装置１である。逆流防止換気装置１は流入口７と逆止弁３付の吐出口５が設けられた有底円筒状の本体１１を有している。この有底円筒状の逆流防止換気装置１の本体１１とは以下のような形状である。すなわち、円筒形状で長手方向の一方の端に流入口７となる開口が開けられ、長手方向の他端には底面１２で閉止されており、吐出口５は底面１２側の本体１１の下端、側面に開けられている。逆流防止換気装置１は床Ｆに円筒軸を垂直になるように床下側から取り付けられる。流入口７は床Ｆの開口Ｃに同心状に取り付けられる。実施の形態１においては、底面１２は流入口７と平行な面であるが、必ずしも必要でない。これは実施の形態２で説明する。カバー１３は収納室Ｂ側に配設されて流入口７をカバーする。

ところで、本体１１の側面の下端部には楔状の凹み２が形成されている。そして、この凹み２には主要部分が重力の方向と鋭角で交差する下側斜面部２１とこの方向より更に大きな角度（言い換えると重力の方向と鈍角で交差する）の上側斜面部２２が形成される。吐出口５はこの下側斜面部２１に開口される。上側斜面部２２は円筒の本体１１内の流れを凹み２の吐出口５側から内部的に絞るガイド部をなしている。流入口７から吸い込まれた空気は上側斜面部２２の傾斜によって一側へ絞られ、本体１１の下端に向かって流れ、底面１２で曲げられ、吐出口５から吐出される。

吐出口５には回転軸４によって下側斜面部２１に軸支された弁板６が重力でこれを閉止するように設けられている。弁板６、回転軸４、軸受４１、弁板側軸支持部４２と吐出口５は排気する空気の逆止弁３を構成する。弁板６は下側斜面部２１から凹み２側に一側に揺動自在に軸支される。

そして、その回転軸４は吐出口５の中央より吐出口５上端側に偏った位置に置かれて、吐出口５を閉止または開放でき、非送風時にはこの弁板６がその重力で吐出口５を閉止する。これに対し、送風時には回転軸４より弁板６の上部分（上端側弁板）が吐出口５を通って本体１１内へ回動させられるとともに、下部分（下端側弁板）が吐出口５を開口する方向に回動させられる。これにより、空気の流れによって弁板６を回動させ吐出口５に主流路（第１の流路）と副流路（第２の流路）を形成し、この主副流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成し、各流れの圧力を弁板６の表裏両面に夫々作用させる。本体１１内の空間内において内部を流れる主流路を流れる主流が曲げられ、この主流によって吐出口５の第１の開口部分５ｂを開放し、かつ分岐流により副流路の第２の開口部分５ａを開放することができる。

ここで、実施の形態１の逆流換気防止装置１の場合、流入口７から少し本体１１内部に位置するところに軸流ファン３１とモータ３２が配設されている。この軸流ファン３１と周囲の本体１１（ケーシング部分）とによっていわゆる換気扇を構成している。軸流ファン３１の下流側に上側斜面部２２の円筒の内周面が膨出しており、ガイド部となって、内部を流れる空気を一方側から絞り、狭くて短い円筒の空間内で凹み２側の吐出口５に向けて流れをほぼ９０°円滑に曲げることができる。仮に円筒で吐出口が底面に設けられるような場合の逆止弁３は重力だけで閉止することはできないし、床下Ｄの地面に吹き付ける構成となってしまう。しかし、図９のように円筒形状の本体１１をダクトでＬ字状に曲げた場合、床下Ｄに広い設置場所が必要となる。また、さらに作業環境が悪い床下での難儀な作業が必要になる。この点、実施の形態１の逆流換気防止装置１は、１個の円筒の内部の構成だけでほぼ９０°円滑に流れを曲げることができる。

このように実施の形態１の逆流換気防止装置１は、凹み２を楔状の下側斜面部２１と上側斜面部２２とで構成し、吐出口５を下側斜面部２１に設けて、弁板６によって覆い、逆止弁３を構成することで、逆流防止換気装置１を本体１１の円筒だけのコンパクトな構造にすることができる。これにより、床下Ｄに広い設置場所の必要がなくなる。床Ｆに開口Ｃを開けるだけで足り、室内からだけの作業で設置でき、家屋の改造が少なくて済み、取り付けが容易である。排気流れを地面へ向けて噴流にせずに済み、流れは円滑に曲がるうえに、主副流路は吐出口５の第１の開口部分と第２の開口部分を使って排気するので開口全体を有効に利用できる。

図２〜図６から分かるように実施の形態１の逆流換気防止装置１は、本体構成部品１ａと本体構成部品１ｂ、さらには図６の弁板６、カバー１３とから構成される。略半割円筒状の本体構成部品１ａに弁板６を取り付け、これを本体構成部品１ｂに軸流ファン３１とモータ３２からなる換気扇本体を挟むように突き合わせて一体化し、最後に室内側から床の開口Ｃに装着してフランジ１５で保持し、カバー１３を取り付けて逆流換気防止装置１を完成する。装着後のメンテナンス時には、逆手順で、カバー１３を外し、フランジ１５を引き上げて、本体１１から換気扇を取り除き、本体構成部品１ａと本体構成部品１ｂを左右に分ければ分解できる。逆流換気防止装置１の装着とメンテナンスがいずれも室内側から行え、作業環境が悪い床下での作業が不要になる。

本体構成部品１ａには、図３、図４に示すように下側斜面部２１には受け止め領域８ａ、上側斜面部２２にはストッパ８ｂが形成されており、凹み２の下端には円筒の外周にまで広がる傾斜部２３が設けられている。傾斜部２３は下側斜面部２１の角度α（図２参照）が小さい場合に形成されるもので、角度αが大きくなると必ずしも必要なくなる。実施の形態１において凹み２が楔状というのは、こうした傾斜部２３を含む断面略三角状の形状を意味する。フランジ１５が開口Ｃに装着される。

本体構成部品１ｂと本体構成部品１ａの対向部分には、図５で示すように雄雌の係止部からなる連結部材２４，２５が夫々に設けられており、この連結部材２４，２５を嵌合させることにより本体１１を一体化する。

次に、逆止弁３の弁板６の揺動中心となる回転軸４を吐出口５の中央位置（中間点）よりその上端側に偏った位置に配置することの作用について説明する。図７は、比較例として、弁板６の回転軸４を吐出口４の上端に接配置させた場合である。図８は実施の形態１の回転軸４であり、中央位置より上端側に偏った位置に置いた逆止弁３の説明図である。回転軸４の位置により、弁板６は上端側弁板（回転軸４より上側部分）と下端側弁板（回転軸４より下側部分）とに二分される。

吐出口５が開口される下側斜面部２１は、主要部分が図２、図３、図４に示すように重力の方向（垂直軸）から角度αだけ傾斜している。従って、回転軸４によって自在に回動軸支された弁板６は、図３、図４、図７、図８に示すように、非送風時には板の重量のみが作用するため重力のモーメントが作用して吐出口５は閉止される。

まず、図７の比較例１の場合を説明する。図７の比較例１は、図９の比較例２のようなダクト内設逆止弁を単純に本体１１に設けた場合の換気装置である。

この場合、一端で軸支した弁板６の全体が回転軸４周りに回動（揺動）できる。流れの正確な解析は非線形で複雑であるから、以下、簡略化した概念を利用して比較例の場合の動作、作用のあらましを説明する。

図７の比較例１においては、非送風時には弁板６の表裏の面に作用する圧力差はなく（外部環境、室内ともは大気圧）、弁板の重力モーメントのみが作用して吐出口５は閉止される。

図７において、流れが形成されない状態では、時計回り（弁閉止方向であり、こちらの回転方向を正方向とする）のモーメントＭ_ｒ＝重力モーメントＭ_３ｒ＝ｌ^２・ｍｇ・ｓｉｎ（θ＋α）／２が作用する。ここに、ｍは弁板６の単位長当たりの重量であり、ｌは弁板６の全長、ｇは重力加速度とする。

弁板６が下側斜面部２に接すると、面からの反力を受け、重量の分力とつりあい、この状態で弁板６は吐出口５を閉じる。なお、上述したように、回転を上側斜面部２２の上端で係止するため、上側斜面部２２にはストッパ８ｂを設けてもよいし、上側斜面部２２そのものをストッパ８ｂにしてもよい。また、同様に、弁板６下端を下側斜面部２１で受け止めるため、吐出口５の周縁には受け止め領域８ａが設けられる。

しかし、比較例の送風時には、空気の流れの速度ｕ_ｒ、流量ｑ_ｒ、圧力ｐ_ｒ、大気圧ｐ_０ｒ、差圧Δｐ_ｒとすると、重力モーメントのほかに、流れの運動量変化ｑ_ｒ・Δｕ_ｒによる力ｆ_ｒ、差圧Δｐ_ｒによる力が弁板６の表面全面に作用する。

図７に示すように、弁板６が角度αで傾斜した下側斜面部２の平面から反時計回り（弁開放方向であり、こちらの回転方向を負方向とする）に角度θほど回転したところでつり合ったとすると、反時計回りには、差圧Δｐ_ｒによるモーメントＭ_１ｒ＝∫Δｐ_ｒ・ｌｄｌ＝Δｐ_ｒ・ｌ^２／２と、運動量変化に基づくモーメントＭ_２ｒ＝ｋｌ・ｆ_ｒ・ｃｏｓ（θ＋α）が作用することになる。ここで、ｋは本体１１の円筒内で主流路を流れる主流が弁板６に作用する作用点の半径ｘの弁板６の全長ｌに対する比率を表す係数である。半径ｘ＝ｋｌになるものとする。弁板６の重力モーメントＭ_３ｒ＝ｌ^２・ｍｇ・ｓｉｎ（θ＋α）／２は、時計周りに作用する。

従って、全体として、おおむねモーメントＭ_ｒ＝Ｍ_３ｒ−（Ｍ_１ｒ＋Ｍ_２ｒ）＝０が成り立つところで逆止弁３は開放されることになる。θ＋α＝９０°ではΔｐ_ｒ・ｌ^２／２Ｍ＝ｌ^２・ｍｇ＋Δｐ_ｒ・ｌ^２／２となるから、時計回りのモーメントが作用するようになるため、０＜θ＜（９０°−α）のどこかでＭ＝０、すなわちｔａｎ（θ＋α）＝ｍｇｌ／２ｋｆ_ｒ程度でつり合うことになる。

これに対し、図に示す実施の形態１の場合の逆止弁３には、更に別に反時計回りのモーメントが加わる。図７と同様に流れの詳細な解析は非線形で複雑なため、以下簡略した諸量を利用して分かり易く、動作、作用の傾向を説明する。

弁板６の全長をｌとし、揺動中心となる回転軸４を基準として、回転軸４から吐出口５上端側までの弁板６の上側部分長さをａ、回転軸４から吐出口５下端側までの下側部分長さをｂ（ａ＜ｂ、ａ＋ｂ＝ｌ）、圧力ｐ、外部環境の大気圧ｐ_０、差圧Δｐ、主流側の運動量変化による力ｆ_ｂ、分岐された流れの運動量変化による力ｆ_ａとすると、差圧ΔｐによるモーメントＭ_１はＭ_１＝Δｐ・ｌ^２／２程度であるから、おおむねΔｐ≒０、Ｍ_１≒０となる。

運動量変化に基づくモーメントＭ_２は、弁板６の上側部分による反時計回りのモーメントＭ_２ｂと、弁板下部分による反時計回りのモーメントＭ_２ａとが加算されることによって、Ｍ_２＝Ｍ_２ａ＋Ｍ_２ｂ＝ｋ’ｂ・ｆ_ｂ・ｃｏｓ（θ＋α）＋ｋ’ａ・ｆ_ａ・ｓｉｎ（θ＋α）が作用する。また、弁板６の重力モーメントＭ_３として、弁板６の上部分による反時計回りのモーメントＭ_３ａと、逆に、弁板下部分による時計回りのモーメントＭ_３ｂとが加わり、重力モーメントＭ_３＝Ｍ_３ｂ−Ｍ_３ａ＝｛（ｂ^２−ａ^２）・ｍｇ・ｓｉｎ（θ＋α）｝／２が作用する。ここで分かり易くするために、ｋ’を本体１１の主流と分岐流が弁板６に作用する各作用点の各半径ｘの、上側部分長さをａと下側部分長さをｂに対する比率を表す係数とする。なお、ｋ’が腕の上側と下側とで異なる値の場合は、上側部分長さａと下側部分長さｂにそれぞれのｋ’を掛ければ作用点までの各半径が得られる。

従って、全体としてモーメントＭは、Ｍ＝Ｍ_３−（Ｍ_１＋Ｍ_２）＝Ｍ_３ｂ−Ｍ_３ａ−（Ｍ_２ａ＋Ｍ_２ｂ）＝（ｂ^２−ａ^２）・ｍｇ・ｓｉｎ（θ＋α）／２−｛ｋ’ｂ・ｆ_ｂ・ｃｏｓ（θ＋α）＋ｋ’ａ・ｆ_ａ・ｓｉｎ（θ＋α）｝となる。

ところで、時計回りの重力モーメントＭ_３＝｛（ｂ^２−ａ^２）・ｍｇ・ｓｉｎ（θ＋α）｝／２は、図７の比較例１の場合の重力モーメントＭ_３ｒと比較すると、弁板６の上部分長さａの部分によるモーメント量の減殺によって、著しく小さな値に減少している。さらに、反時計回りの運動量変化に基づくモーメントＭ_２は、逆に弁板６の上部分長さａによる量が加算される。図７の比較例１がつり合うθの角度よりはかなり大きな角度まで回転してゆくことが分かる。

しかし、θ＋α＝９０°付近では、Ｍ＝（ｂ^２−ａ^２）・ｍｇ／２−ｋ’ｂ・ｆ_１程度になるから、ａとｂの長さを選択することで（例えばａを小さくすると）、図７の比較例１と同様に運動量変化による力ｆ_ａがほぼ０となり、全体としてモーメントＭを時計回りの負のモーメントにすることができる。すなわち、０＜θ＜（９０°−α）のどこかにつり合いの位置が存在することが分かる。

すなわち、図に示した実施の形態１の逆止弁３においては、同一流速、同一流量であれば、図７の逆止弁よりも大きな角度θで、弁板６を開放させることができ、逆にいうと、より小さな流速、より小流量で逆止弁３を開放することができる。これにより、軸流ファン３１の換気扇の能力を小さなものにすることができ、モータ３２のトルク、大きさを小さくすることができる。

さらに、重要なことは、非送風時（Ｍ_２＝０）に床下Ｄに自然風が床下を流れ、弁板６の背面（凹み２付近）が負圧になったときに、図７の場合と比較して弁板６が容易に開かないことである。すなわち、非送風時（モータが停止中）に、床下Ｄに強い自然風が流れた場合、言い換えると弁板背面側負圧発生時には、凹み２付近が負圧ｐ_ｓになり、室内は大気圧ｐ_０の場合、Δｐ_ｓ＝ｐ_ｓ−ｐ_０＜０が作用する。図７の比較例１の場合、この差圧Δｐ_ｓが重力の作用と同様に弁板全面に作用し、この差圧Δｐ_ｓによるモーメントＭ_１が重力モーメントＭ_３に勝った場合、弁板６が開いてしまう。

しかし、実施の形態１の逆止弁３においては、弁板背面側負圧発生時に弁板６が開放されようとすると直ちに、吐出口５の第１の開口部分５ｂだけでなく、第２の開口部分５ａが本体１１内と弁板６の背面側を連通し、Δｐ≒０、Ｍ_１≒０の状態に移行し、過渡応答を経て、重力モーメントＭ_３だけが作用するようになる。従って、背面が少し負圧になる程度では逆止弁３は開放されず、湿気や虫等が逆止弁３の吐出口５から逆流換気防止装置１、さらに室内に侵入する可能性ほとんどなくなる。

このように実施の形態１の逆流防止換気装置によれば、押し入れや納戸等の収納室の換気を行うときに、広い設置場所が必要でなく、床下での作業が必要でなく、室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、本体の底面が平面であるため作り易く、家屋の改造が少なくて済み、吐出口全体を有効に利用でき、安価な逆流防止換気装置にすることができる。

また、逆流防止換気装置に設ける換気扇のモータも小さくて済み、これにより小電力で、小型な換気装置にすることができ、音も小さく、安価な逆流防止換気装置を提供することができる。

また、強い自然風が床下を流れる場合などに背面に負圧が生じ（逆転圧力が発生し）、逆止弁が開いたり、これによって収納室に湿気が逆流したり、虫が入ったりすることがない。換気扇による換気で強制換気するため換気が不十分ということはなく、湿気が逆流し室内に溜まったりして、カビが生えることもない。押し入れや納戸などの換気装置として優れた逆流防止換気装置を提供することができる。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の逆流防止換気装置と逆流防止換気方法を図面により説明する。実施の形態２の逆流防止換気装置は本体の底面に、流れを吐出口に円滑に曲げるように傾斜面を設けたものである。従って、底面は流入口と平行な面でなく、一部傾斜している。図１０は本発明の実施の形態２の逆流防止換気装置の構成図である。実施の形態２の逆流防止換気装置は基本的に実施の形態１と同様の構成を有するから、実施の形態２において実施の形態１と同一符号は特に説明しない限り同一構成を示すものであり、実施の形態１の説明と図１から図は実施の形態２においても参照する。

図１０において、実施の形態２の逆流防止換気装置１の底面１２には、流入口７と平行な面１２のほかに、円筒の中で流れを吐出口に円滑に曲げるようにガイド面となる傾斜面１４が設けられている。

実施の形態１のように、底面１２が流入口７と平行な面だけだと、円筒の本体１１の下端の隅の内部空間には、流れを吐出口５側へ曲げるために循環流れが形成されて、死領域となる。この循環流れを形成するため流体損失が大きくなり、無駄な電力を消費し、モータ３２の能力を大きくしなければならない。

しかし、実施の形態２の逆流防止換気装置１は、図１０のように傾斜面１４を備えているため、不必要な循環流れを形成する必要がなく、無駄な電力を消費し、モータ３２の能力は実施の形態１より小さくて済む。

このように実施の形態２の逆流防止換気装置によれば、換気扇のモータも小さくて済み、これにより小電力で、小型な換気装置にすることができ、音も小さく、安価な逆流防止換気装置を提供することができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の逆流防止換気装置と逆流防止換気方法を図面により説明する。実施の形態３の逆流防止換気装置は換気扇を内蔵せずに、床下換気扇を利用して換気の流れを形成する給気グリルである。従って、本体に軸流ファンは設けられない。図１１は本発明の実施の形態３の逆流防止換気装置の構成図である。実施の形態３の逆流防止換気装置は基本的に実施の形態１，２と同様の構成を有するから、実施の形態３において実施の形態１，２と同一符号は特に説明しない限り同一構成を示すものであり、実施の形態１，２の説明と図１から図６は実施の形態２においても参照する。

図１１において、実施の形態３の逆流防止換気装置１（給気グリル）の本体１１には軸流ファン３１は配置されておらず、本体１１の側面の下端部に楔状の凹み２が形成されている。その余の構成は基本的に実施の形態１，２と同様である。

実施の形態１，２と同様、この凹み２には重力の方向と鋭角で交差する下側斜面部２１と重力の方向と鈍角で交差する上側斜面部２２が形成される。吐出口５はこの下側斜面部２１に開口される。上側斜面部２２は円筒の本体１１内の流れを凹み２の吐出口５側から内部的に絞るガイド部をなしている。

床下換気扇９の作用によって流入口７から吸い込まれた空気は上側斜面部２２の傾斜によって一側へ絞られ、本体１１の下端に向かって流れ、底面１２で曲げられ、吐出口５から吐出される。実施の形態２と同様に、傾斜面１４を設けるのも好適である。

そして、実施の形態３の逆流防止換気装置１は、床下換気扇９の吸込口付近に配設される。床下換気扇９の吸込口が逆止弁３の弁板６と対向するように配置されるのが好適である。このとき、弁板６の背面（凹み２付近）が負圧になり、この負圧の作用で逆止弁３を開いて収納室内から空気を吸い出して換気する。弁板６の上部分長さａが設けられているため、圧力差による応答性、感度が良く、床下換気扇９の作用で強制排気が行える。

なお、運転ではなく、一時的な弁板背面側負圧発生時には、弁板６が開放されると、吐出口５の第１の開口部分５ｂだけでなく、第２の開口部分５ａが本体１１内と弁板６の背面側を連通し、おおむねΔｐ≒０、Ｍ_１≒０の状態となり、過渡応答を経て、実質的に重力モーメントＭ_３だけが作用する状態となる。これにより一時的な弁板背面側負圧発生時には逆止弁の開放動作を遅らせることができる。しかし、床下換気扇９のように強制的に負圧状態にすると、重力モーメントＭ_３と運動量変化に基づくモーメントＭ_２が弁板６に作用する状態になる。これにより床下換気扇９の作用で強制排気ができる。

床下換気扇９の吸込み能力は大きく、凹み２付近はかなりの負圧ｐ_ｓになり、室内は大気圧ｐ_０であるから、Δｐ_ｓ＝ｐ_ｓ−ｐ_０＜０はかなり大きく、強制換気される。床下換気扇９によって、強制換気を行うと同時に、虫等が逆止弁３から室内に侵入するのを避けることができる。ここで、揺動中心となる回転軸４を基準として、板６の上部分長さａと下部分長さｂをどのような長さにするかが重要になる。弁板６の上部分長さａを、実施の形態１，２の場合よりも下部分長さｂに近付け、ｂ＞ａではあるが全長の１／２に近い長さ、弁板背面側負圧発生で過応答することなく強制換気は可能な適度な長さを選択するのが好適である。

実施の形態３の場合、本体１１には回動部分となる軸流ファンが不要になり、逆流防止換気装置１の構造が簡素になるだけでなく（概ね本体１１を２つ割にして弁板６とカバー１３を設けるだけの構造）、逆流防止換気装置１を定期的に運転するシステム構成が不要となり、逆流防止換気装置１がきわめて簡素になる。逆流防止換気装置１の運転は、床下換気扇９の運転スケジュールに委ねて任せればよい。

このように実施の形態３の逆流防止換気装置によれば、押し入れや納戸等の収納室の換気を行うときに、広い設置場所が必要でなく、床下での作業がなく室内側から施工とメンテナンスが行え、コンパクトな構造で取り付けが容易であり、家屋の改造が少なくて済み、排気流れを地面に向かった噴流にせずに吐出口全体を有効に利用でき、安価な逆流防止換気装置にすることができる。

また、床下換気扇の運転に換気を委ねることができ、軸流ファンからなる換気扇を内蔵させる場合と比較して、簡素で安価な構成にすることができる。通常の自然風では収納室に湿気が逆流したり、開いた部分から虫が入ったりすることがない。カビが生えることもない。押し入れや納戸などの換気装置として優れた逆流防止換気装置を提供することができる。

本発明は、押し入れや納戸等の収納室の空気を床下に換気する逆流防止換気装置に適用できる。

１ 逆流防止換気装置
１ａ 本体構成部品
１ｂ 本体構成部品
２ 凹み
３ 逆止弁
４ 回転軸
５ 吐出口
５ａ 第２の開口部分
５ｂ 第１の開口部分
６ 弁板
７ 流入口
８ｂ ストッパ
８ａ 受け止め領域
床下換気扇９
１１ 本体
１２ 底面
１３ カバー
１４ 傾斜面
１５ フランジ
２１ 下側斜面部
２２ 上側斜面部
２３ 傾斜部
２４，２５ 連結部材
３１ 軸流ファン
３２ モータ
４１ 軸受
４２ 弁板側軸支持部
α 角度
θ 角度
ｐ_ｓ 負圧
Ｍ_１ 差圧Δｐによるモーメント
Ｍ_２ 運動量変化に基づくモーメント
Ｍ_３ 重力モーメント
Ａ 家屋
Ｂ 収納室
Ｃ 開口
Ｄ 床下
Ｆ 床

Claims (6)

1. 有底円筒状の本体を有し、流入口と逆止弁付の吐出口を備え、前記本体の軸中心を垂直方向に向けて前記流入口が収納室の開口に室内側から装着され、ファンの作用で前記収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気装置であって、
   前記本体の下端部の側面には、水平方向に楔状の凹みが形成され、この凹みには、重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部とこれより更に大きな角度で交差する上側斜面部が形成されると共に前記吐出口が前記下側斜面部に設けられ、
   前記逆止弁の弁板が前記吐出口に揺動可能に軸支され、その回転軸は前記吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置され、
   この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを前記弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって前記弁板を回動させ前記吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、前記各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、
   非送風時には重力で前記吐出口を閉止する一方、送風時には流れで前記第１及び第２の流路を形成して前記吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には前記第２の流路の連通により前記逆止弁の開放動作を遅らせることを特徴とする逆流防止換気装置。
2. 前記本体の前記流入口と前記吐出口上端との間に配設された軸流ファンを備え、該軸流ファンの吐出圧で前記弁板を開放させることを特徴とする請求項１記載の逆流防止換気装置。
3. 床下に配設された床下換気扇のファンが形成する負圧によって前記弁板を開放させることを特徴とする請求項１記載の逆流防止換気装置。
4. 前記逆止弁の弁板の回転軸が、該弁板の揺動中心として前記吐出口の下流の圧力と前記室内の空気の圧力差が大きくなるのに対応して前記弁板の前記上端側に偏った位置に配置されると共に、前記圧力差が小さくなる場合には前記弁板の前記中央に近付いた位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の逆流防止換気装置。
5. 前記凹みの上側斜面部の内面は内部の空気の流れを一方側面から他方側面側に絞るガイド部を構成していることを特徴とする請求項１記載の逆流防止換気装置。
6. 流入口と逆止弁付の吐出口を備え、有底円筒状の本体の軸中心を垂直方向に向けて前記流入口を収納室の開口に室内側から装着し、ファンの作用で前記収納室内の空気を床下に排気する逆流防止換気方法であって、
   前記本体の下端部の側面に水平方向に楔状の凹みを形成し、この凹みに重力の方向と鋭角で交わる下側斜面部を形成すると共に前記吐出口を前記下側斜面部に設け、
   前記逆止弁の弁板を前記吐出口に揺動可能に軸支し、その回転軸は前記吐出口の中央より上端側に偏った位置に配置し、
   この回転軸を中心に上端側弁板と下端側弁板の各重力で弁開閉の双方向に向くモーメントを前記弁板に夫々作用させ、かつ空気の流れによって前記弁板を回動させ前記吐出口に第１及び第２の流路を形成し、該第１及び第２の流路を流れる各流れの運動量変化で弁開の方向に作用するモーメントを形成すると共に、前記各流れの圧力を該弁板の両面に夫々作用させ、
   非送風時には重力で前記吐出口を閉止する一方、送風時には流れで前記第１及び第２の流路を形成して前記吐出口を迅速に開放すると共に、弁板背面側負圧発生時には前記第２の流路の連通により前記逆止弁の開放動作を遅らせることを特徴とする逆流防止換気方法。

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