JP2016061560A - チャンバーボックス - Google Patents

Abstract

【課題】地冷熱を利用しながら建築物の床上空間の換気と空調とを同時に実現しうる換気空調システムに利用されるチャンバーボックスを提供する。【解決手段】 基礎と地面と床とで囲まれた床下空間３と、その上方の床上空間４とを具えた建築物の換気空調システムに用いられるチャンバーボックス９であって、床下空間３の空気を取り込む第１導入口１３を有する第１空間９Ａと、空気調和機１６によって空調された空気が導入される第２空間９Ｂと、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとを連通又は遮断する開閉部９Ｃと、第１空間９Ａに設けられた排気口１４とを有することを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明は、地冷熱を利用しながら建築物の床上空間の換気と空調とを同時に実現しうる換気空調システムに利用されるチャンバーボックスに関する。

一般的な住宅では、床上空間が複数の室空間に区画されており、各室空間には、それぞれ空気調和機（エア・コンディショナー）が設けられている。従って、各室空間は、それぞれの空気調和機で個別に空調されている。しかしながら、このような空調方式は、別途、換気が必要になる。

一方、建築物の床下空間には、床下空間の地面側と熱交換した空気が蓄えられている。一般に、床下空間で地面と熱交換した空気の温度は、夏期では外気よりも低く、冬期では外気よりも高い。従って、例えば、空気調和機を積極的に使用するまでもないが、少し温度調節をしたいような時期（夏期又は冬期の初期段階）では、床下空間の空気を活用すれば、換気と空調とをより効率的に実現できる。関連する技術としては、次のものがある。

特許第５０９４８９４号公報 特許第５５３０２８２号公報

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、床下空間の空気を利用して、建築物の床上空間の換気と空調とを実現しうる換気空調システムに利用されるチャンバーボックスを提供することを主たる課題としている。

本発明は、基礎と地面と床とで囲まれた床下空間と、その上方の床上空間とを具えた建築物の換気空調システムに用いられるチャンバーボックスであって、前記床下空間の空気を取り込む第１導入口を有する第１空間と、空気調和機によって空調された空気が導入される第２空間と、前記第１空間と前記第２空間とを連通又は遮断する開閉部と、前記第１空間に設けられた排気口とを有することを特徴とする。

本発明の他の態様では、前記空気調和機は、前記第２空間の中に収容されていても良い。

本発明の他の態様では、前記床上空間の空気を前記空気調和機の吸気部へ供給するための床上空気導入口がさらに設けられていても良い。

本発明の他の態様では、前記床上空気導入口は、前記空気調和機の直上ではなく、水平方向にずれた位置に設けられていても良い。

本発明の他の態様では、前記第２空間には、前記床上空間の空気と、前記空気調和機の排気部から吹き出される空調された空気との混合を防止するための遮蔽部がさらに設けられていても良い。

本発明の他の態様では、略箱状をなし、上側の壁部には、脱着自在な蓋部が設けられていても良い。

本発明の他の態様では、前記第１空間及び前記第２空間の壁面には、断熱材が配されていても良い。

本発明は、基礎と地面と床で囲まれた床下空間と、その上方の床上空間とを具えた建築物の換気空調システムに用いられるチャンバーボックスである。

前記チャンバーボックスは、床下空間の空気を取り込む第１導入口を有する第１空間と、空気調和機によって空調された空気が導入される第２空間と、前記第１空間と前記第２空間とを連通又は遮断する開閉部とを含むとともに、前記排気口が前記第１空間に開口していることを特徴とする。

このようなチャンバーボックスは、床上空間に、「地面と熱交換した空気」、又は、「地面と熱交換した空気と、空気調和機によって空調された空気との混合空気」を選択的に供給可能である。

上述のように、床下空間の空気の温度は、夏期では外気よりも低く、冬期では外気よりも高い。従って、例えば、空気調和機を積極的に使用するまでもない時期では、開閉部を切り替えて、チャンバーボックス内の第１空間と第２空間とを遮断することが望ましい。これにより、第１空間に導入されている床下空間の空気が、床上空間に供給され得る。これにより、地面と熱交換した床下空間の空気を利用して、建築物の床上空間の換気と空調とが同時に実現される。

他方、夏期及び冬期では、チャンバーボックスの開閉部を切り替えて、第１空間と第２空間とを連通させることが望ましい。これにより、第１空間において、床下空間の空気と空気調和機でより積極的に空調された空気とが混合されて、床上空間に供給される。これにより、換気を行いながらより快適な空調を実現することができる。この場合において、換気には、床下空間の空気が利用されるため、それ以外の外気が直接導入される場合に比して、換気による温度変化をより小さく抑えることができる。また、副次的効果として、換気用の外気を導入する経路に、別途、熱ロスを防ぐ熱交換器ユニット等の設置を省略することもできる。

本発明の一実施形態の換気空調システムを説明するための建築物の断面図である。 本実施形態のチャンバーユニットの拡大断面図である。 他の実施形態のチャンバーユニットの拡大断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態の換気空調システム１が適用された建築物２の断面図が概念的に示されている。図１に示されるように、本実施形態では、建築物２として、住宅Ｈが示されている。空調効果を高めるために、住宅Ｈは、優れた断熱性能、遮光性能及び気密性能を具えた工業化住宅であるのが望ましい。

住宅Ｈは、床下空間３と、床上空間４とを具えている。床下空間３は、基礎５と地面６と床７とで囲まれた非居住空間である。床上空間４は、床下空間３の上方に設けられた空間であり、本実施形態では、複数の居室空間４Ａ乃至４Ｃと、洗面室、トイレ等の非居室空間４Ｄとに区画されている。

換気空調システム１は、外気を床下空間３に導入するための基礎給気口８と、床下空間３に配されたチャンバーボックス９と、チャンバーボックス９内の空気を床上空間４に供給しうる給気装置１０とを含んでいる。本実施形態の換気空調システム１では、さらに、集熱装置２２を含むものが示されているが、この装置は、任意の要素である。

基礎給気口８は、基礎５の立ち上がり部に設けられた一つの開口である。この基礎給気口８を介して、外気が床下空間３に取り込まれる。本実施形態では、床下空間３に積極的に外気を導入するために、基礎給気ファン１１が、例えば、基礎給気口８の近傍に設けられている。基礎５は、発泡樹脂等の断熱材により、外気から断熱されていることが望ましい（図示省略）。

床下空間３に供給された外気は、床下空間３の地面６を介して、地冷熱と熱交換する。これにより、床下空間３の空気は、夏期には外気よりも低く、冬期には外気よりも高い温度を持ち得る。床下空間３の地面６は、例えば、土間コンクリート等で仕上げられている。

図２には、チャンバーボックス９の一例が、拡大して示されている。なお、図１のチャンバーボックス９は、概念的に示されたものであるから、図２に示されているチャンバーボックス９とは必ずしも一致していない。図２に示されるように、チャンバーボックス９は、略箱状であり、第１空間９Ａと、第２空間９Ｂと、これらの間に設けられた開閉部９Ｃとを含んでいる。このチャンバーボックス９は、床上空間４に供給するための空気を蓄える空間として用いられる。

第１空間９Ａは、チャンバーボックス９の水平方向の一端側に設けられている。第１空間９Ａは、床下空間３内に完全に収容されている。第１空間９Ａを区画するチャンバーボックス９の壁面には、断熱材１２が配されている。これにより、第１空間９Ａは断熱され、外部への熱の散逸を防止することができる。

第１空間９Ａには、床下空間３の空気を取り込むための第１導入口１３が設けられている。従って、第１空間９Ａには、第１導入口１３から床下空間３の空気（即ち、地冷熱と熱交換された外気）が導入される。この例では、第１導入口１３は、第１空間９Ａの上面側に設けられているが、その位置は任意に定めることができる。本実施形態では、第１導入口１３には、開閉部３０が設けられている。開閉部３０は、例えば、電気制御可能なダンパーであって、通常は、第１空間９Ａと床下空間３とが連通するように開いている。

第１空間９Ａには、さらに、集熱装置２２で温められた外気を取り込むための第２導入口１９が設けられている。従って、第１空間９Ａには、集熱装置２２で温められた外気を取り込むこともできる。本実施形態では、第２導入口１９には、開閉部２１が設けられている。開閉部２１は、例えば、電気制御可能なダンパーであって、通常は、第１空間９Ａと集熱装置２２との間が遮断されるように閉じている。一方、集熱装置２２からの空気をチャンバーボックス９の第１空間９Ａに取り込む場合、例えば、開閉部２１を操作して第２導入口１９が開く。この場合、第１導入口１３は、開閉部３０を操作して閉じられても良い。

また、第１空間９Ａには、その中の空気を排出するための排気口１４が設けられている。排気口１４は、例えば、第１空間９Ａの側面に設けられている。排気口１４には、給気装置１０のダクト１０Ａの一端１０Ａｉが接続されている。これらについては、後で詳述する。

第２空間９Ｂは、チャンバーボックス９の水平方向の他端側に設けられている。本実施形態では、第２空間９Ｂを区画する上側の壁部１７は、床７に設けられた開口部７ａから床上空間４に露出している。上側の壁部１７には、例えば、脱着自在な蓋部１５が設けられているのが望ましい。この蓋部１５を取り外すことにより、チャンバーボックス９内の点検やメンテンナンスが床上空間４側から容易に行える利点がある。

第２空間９Ｂには、空気調和機（エアコン）１６が収納されている。空気調和機１６を収容するために、第２空間９Ｂは、例えば、第１空間９Ａよりも大きい容積を有するものとして構成されている。

本実施形態の空気調和機１６は、一般的な家庭用のセパレート型エアコンであり、その室内機が第２空間９Ｂに配置されている。室外機（図示省略）は、建築物２の外部に設置されている。空気調和機１６は、空気を吸い込む吸気部１６ａと、内部で冷媒と熱交換された空気を排気する排気部１６ｂとを有している。従って、空気調和機１６を運転することにより、第２空間９Ｂには、空調された空気が導入される。第２空間９Ｂを区画するチャンバーボックス９の壁面にも、断熱材１２が配されているのが望ましい。これにより、第２空間９Ｂは断熱され、熱の流出入を防止することができる。

本実施形態では、チャンバーボックス９の第２空間９Ｂに、床上空間４の空気を空気調和機１６の吸気部１６ａへ供給するための床上空気導入口１８が設けられている。床上空気導入口１８は、チャンバーボックス９の上側の壁部１７に、例えば、吸い込みグリルとして設けられている。これにより、床上空間４の空気が、この床上空気導入口１８を介して、第２空間９Ｂの空気調和機１６の吸気部１６ａへと供給される。これは、居室等に比べて小さい空間である第２空間９Ｂ内での空気調和機１６のショートサーキットを防止するのに役立つ。このような作用をより確実に発揮させるために、床上空間４の空気と、空気調和機１６の排気部１６ｂから吹き出される空調された空気との混合を防止するための遮蔽部４０がさらに設けられても良い。

遮蔽部４０は、例えば、動作制御可能なダンパーからなり、空気調和機１６の吸気部１６ａと排気部１６ｂとを遮断する遮断位置と、吸気部１６ａと排気部１６ｂとを連通させる連通位置とに切換え可能に構成されている。

第１空間９Ａと第２空間９Ｂとの間には、開閉部９Ｃが設けられている。開閉部９Ｃによって、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとは、相互に連通するか又は遮断される。開閉部９Ｃは、例えば、電気制御によって作動するダンパー等が好適に用いられ、図示しない制御装置等によって、その動作位置が切り替えられる。

開閉部９Ｃが遮断位置に切換えられている場合、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとは、それぞれ独立した２つの空間を構成する。この場合、チャンバーボックス９の第１空間９Ａには、「地面６と熱交換した床下空間３の空気」のみが供給される。一方、開閉部９Ｃが連通位置に切換えられている場合、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとは、相互に連通した実質的に一つの空間を構成する。この場合、チャンバーボックス９の第１空間９Ａには、空気調和機１６が運転されていると、「地面６と熱交換した床下空間３の空気」と、「空気調和機１６によって空調された空気」との「混合空気」が供給される。

図１に示されるように、給気装置１０は、ダクト１０Ａと、給気用のファン１０Ｂと、空気浄化装置１０Ｃとを含んでいる。

ダクト１０Ａは、一端１０Ａｉがチャンバーボックス９の排気口１４に接続されかつ他端１０Ａｏが床上空間４の各居室空間４Ａ、４Ｂ及び４Ｃ並びにトイレや洗面室などの非居室空間４Ｄの天井部分に位置している。ダクト１０Ａの各他端１０Ａｏは、それぞれ、通過する風量を調節可能なダンパー２０を介して、各居室空間４Ａ、４Ｂ及び４Ｃ並びにトイレや洗面室などの非居室空間４Ｄに連通している。また、本実施形態では、ダクト１０Ａとして、１階用と２階用の２系統が設けられているが、これらを集約して一つの系統とされても良い。

給気用のファン１０Ｂは、ダクト１０Ａの一端１０Ａｉと他端１０Ａｏとの間に設けられている。ファン１０Ｂは、ダクト１０Ａの一端１０Ａｉから他端１０Ａｏに向かう強制的な空気の流れを生成する。従って、ファン１０Ｂを運転することにより、チャンバーボックス９の第１空間９Ａ内の空気は、排気口１４から、ダクト１０Ａの他端１０Ａｏへと送給される。

空気浄化装置１０Ｃは、例えば、ダクト１０Ａの一端１０Ａｉと他端１０Ａｏとの間に設けられており、本実施形態では、ファン１０Ｂの上流側に設けられている。空気浄化装置１０Ｃは、ダクト１０Ａ内の空気から花粉、微粒子状物質、塵埃等を除去するものであれば、種々の形式のものが採用できる。

この実施形態では、ファン１０Ｂ及び空気浄化装置１０Ｃは、いずれも、床下空間３に配置されている。これにより、床上空間４のスペースの有効活用が可能になる。

さらに、本実施形態の換気空調システム１には、集熱装置２２が設けられている。集熱装置２２は、自然エネルギーを利用した空気集熱式のもので、例えば、屋根に設けられた集熱部２２ａと、集熱部２２ａで温められた外気をチャンバーボックス９の第１空間９Ａに供給するダクト２２ｂとを含んでいる。

集熱部２２ａは、屋根との間に外気を導入可能に設置されたガラス集熱部を具えている。ガラス集熱部から透過する太陽光によって、前記外気が温められる。この外気は、ダクト２２ｂを介して、チャンバーボックス９へと送られる。

ダクト２２ｂは、一端が集熱部２２ａに連通するとともに、他端がチャンバーボックス９の第１空間９Ａに設けられた第２導入口１９（図２に示す）に接続されている。図示していなが、ダクト２２ｂの途中に、その一端から他端に向かう空気の流れを積極的に生成するために、ファンが設けられても良い。

以上のように構成された本実施形態の換気空調システム１によれば、床上空間４の換気を行うことができる。この場合、例えば、チャンバーボックス９の開閉部９Ｃが遮断位置に切換えられ、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとを遮断して、給気装置１０のファン１０Ｂが運転される。

即ち、チャンバーボックス９の第１空間９Ａの空気は、排気口１４からダクト１０Ａ、空気浄化装置１０Ｃを経由して清浄化された後、ダンパー２０を介して、各居室空間４Ａ乃至４Ｃ等の床上空間４に供給される。また、供給された外気の量に応じて、例えば、床上空間４の空気は、床上空間４に設けられた排気用のファン５０によって屋外へと排出される。チャンバーボックス９の第１空間９Ａには、第１導入口１３から床下空間３の空気（外気）が導入されている。従って、このような運転により、各居室空間４Ａ乃至４Ｃや非居室空間４Ｄ等の床上空間４が清浄化された外気で換気される。

また、床下空間３で地面６と熱交換した空気の温度は、上述の通り、夏期では外気よりも低く、冬期では外気よりも高い。従って、空気調和機を積極的に使用するまでもない夏期又は冬期の初期段階では、床下空間３の空気を活用することで、空気調和機１６を使用することなく床上空間４の温度調節（少し冷やす又は少し暖める）ことが可能になる。従って、空調コストを低減することができる。

夏期及び冬期では、チャンバーボックス９の開閉部９Ｃを連通位置に切り替えて、第１空間９Ａと第２空間９Ｂとを連通させることが望ましい。これにより、第１空間９Ａにおいて、床下空間３の空気と、空気調和機１６の冷房又は暖房運転でより積極的に空調された空気とが混合される。そして、この混合空気が給気装置１０によって床上空間４に供給される。これにより、換気を行いながらより積極的に床上空間４の空調を実現することができる。

しかも、前記混合空気には、換気用の外気として、床下空間３の空気が利用されるため、床下空間３以外の外気が直接導入される場合に比して、換気による温度変化をより小さく抑えることができる。また、副次的効果として、例えば、換気用の外気を導入する経路に、別途、熱ロスを防ぐ熱交換器ユニット等の設置を省略することもできる。

また、空気調和機１６が停止状態の時、例えば、遮蔽部４０を開放することで、床上空間４の空気の一部を、チャンバーボックス９を経由して給気装置１０に送ることができる。この場合、床上空間４を循環させながら、浄化することもできる。

さらに、冬期では、床下空間３の空気よりも、集熱装置２２で温められた外気の方が高温になることがある。このような場合には、第１導入口１３が開閉部３０で閉じられる一方、第２導入口１９が開閉部２１で開かれる。これにより、チャンバーボックス９の第１空間９Ａには、床下空間３の空気に代えて、集熱装置２２で温められたより高温の外気が導入される。従って、換気をしながら、自然エネルギーだけを利用して、床上空間４をより高い温度に調節することができる。

図示していないが、本実施形態の換気空調システム１には、例えば、各居室空間４Ａ乃至４Ｃに人感センサーや温度センサーが設けられても良い。そして、これらのセンサーの検知信号に基づいて、各ダンパー２０の風量を個別に調節することもできる。

図３には、他の実施形態のチャンバーボックス９の断面図が示されている。図３において、図２の実施形態と共通する要素については、同一の符号が付されている。この実施形態のチャンバーボックス９の遮蔽部４０は、空気調和機１６の排気部１６ｂの上側に設けられた第１遮蔽部４０ａと、排気部１６ｂの下側に設けられた第２遮蔽部４０ｂとを含んでいる。これらの第１遮蔽部４０ａ及び第２遮蔽部４０ｂは、好ましくは、断熱材で覆われている。

以上の遮蔽部４０により、チャンバーボックス９の図において開閉部９Ｃよりも右側の空間は、空気調和機１６の排気部で空調された空気のみが導入される第２空間９Ｂとしての空調空気領域９Ｂ１と、床上空間４の空気が存在する床上空気領域９Ｂ２とに区分される。そして、空気調和機１６は、実質的に、その排気部１６ｂのみが第２空間９Ｂに露出し、それ以外の部分は、床上空気領域９Ｂ２に露出している。このようなチャンバーボックス９では、空気調和機１６を吸気部１６ａの温度の空気に曝すことができる（換言すれば、排気部１６ｂのみを第２空間に露出させる）ので、例えば、空気調和機１６に内蔵されている温度センサーが有効に活用され得る。もし、空気調和機１６の温度センサーが、第２空間９Ｂの温度の影響を受けると、意図しない運転になるおそれがある。

さらに、この実施形態では、床上空気導入口１８が、空気調和機１６の直上ではなく、水平方向にずれた位置に設けられている。これにより、屋内側からの水滴等の落下から、空気調和機１６を保護することができる。

以上本発明の一実施形態が詳細に説明されたが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。

１ 換気空調システム
２ 建築物
３ 床下空間
４ 床上空間
５ 基礎
６ 地面
７ 床
８ 基礎給気口
９ チャンバーボックス
９Ａ 第１空間
９Ｂ 第２空間
９Ｃ 開閉部
１０ 給気装置
１０Ａ ダクト
１０Ｂ ファン
１０Ｃ 空気浄化装置
１３ 第１導入口
１４ 排気口
１６ 空気調和機
１６ａ 吸気部
１６ｂ 排気部
１８ 床上空気導入口
１９ 第２導入口
２０ ダンパー
２１ 開閉部
２２ 集熱装置
２２ａ 集熱部
２２ｂ ダクト

Claims (7)

1. 基礎と地面と床とで囲まれた床下空間と、その上方の床上空間とを具えた建築物の換気空調システムに用いられるチャンバーボックスであって、
   前記床下空間の空気を取り込む第１導入口を有する第１空間と、
   空気調和機によって空調された空気が導入される第２空間と、
   前記第１空間と前記第２空間とを連通又は遮断する開閉部と、
   前記第１空間に設けられた排気口とを有することを特徴とするチャンバーボックス。
2. 前記空気調和機が、前記第２空間の中に収容されている請求項１記載のチャンバーボックス。
3. 前記第２空間には、前記床上空間の空気を前記空気調和機の吸気部へ供給するための床上空気導入口がさらに設けられている請求項２記載のチャンバーボックス。
4. 前記床上空気導入口は、前記空気調和機の直上ではなく、水平方向にずれた位置に設けられている請求項３記載のチャンバーボックス。
5. 前記第２空間には、前記床上空間の空気と、前記空気調和機の排気部から吹き出される空調された空気との混合を防止するための遮蔽部がさらに設けられている請求項３又は４記載のチャンバーボックス。
6. 略箱状をなし、上側の壁部には、脱着自在な蓋部が設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載のチャンバーボックス。
7. 前記第１空間及び前記第２空間の壁面には、断熱材が配されている請求項１乃至６のいずれかに記載のチャンバーボックス。
   

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