JP2017095960A - 換気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 換気扇から排出される屋内空気を利用して、サッシ窓を介した屋内外の熱の出入りを抑制する換気装置を提供する。【解決手段】サッシ窓１０に隣接して建物の壁穴２ａに設置される換気装置２０は、屋外へ空気を吹き出す吹出口３１を有する換気扇３０と、換気扇３０の屋外側に配置されるフード４０とを備える。フード４０は、屋外に向けて開放する開口部４３及び吹出口３１からの空気を開口部４３へと送る通気路２０ａを有する。フード４０の開口部４３は、上記吹出口から上記通気路を経た空気を上記サッシ窓の屋外側の面に沿って吹き出すように、サッシ窓１０の縁部１２に隣接してその屋外側に配置されている。開口部４３の屋外側の縁部が風向ガイド４５として提供される。風向ガイド４５は、サッシ窓１０の中央部に向かうにしたがってサッシ窓１０に近づくように傾斜している。【選択図】 図２

Description

本発明は、サッシ窓に隣接して建物の壁穴に設置される換気装置に関する。

特許文献１に記載の換気装置は、サッシ窓の上側に隣接して配置されている。換気装置は、屋外へ空気を吹き出す吹出口を有する換気扇と、この換気扇の屋外側に配置されたフードとを備えている。このフードにおいて換気扇に対向する壁部には開口部が形成されている。屋内の空気は、換気扇の吹出口からフードの内部空間（通気路）を経て、上記開口部から屋外に排出される。

特開２００７−１７０１０７

屋内では、寒い季節には暖房が行なわれ、暑い季節には冷房が行なわれる。特許文献１の換気装置では、開口部が換気扇と対向する壁部に形成されているため、温度調節された屋内空気が換気扇により開口部から排出される際に、サッシ窓から遠ざかる方向に排出されてしまう。そのため、空調のためのエネルギーを無駄に消費していた。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、サッシ窓に隣接して建物の壁穴に設置される換気装置であって、屋外へ空気を吹き出す吹出口を有する換気扇と、上記換気扇の屋外側に配置され、屋外に向けて開放する開口部及び上記吹出口からの空気を上記開口部へと送る通気路を有するフードと、を備え、上記フードの開口部が、上記吹出口から上記通気路を経た空気を上記サッシ窓の屋外側の面に沿って吹き出すように、上記サッシ窓の縁部に隣接してその屋外側に配置され、上記開口部の屋外側の縁部が風向ガイドとして提供され、この風向ガイドが、上記サッシ窓の中央部に向かうにしたがって上記サッシ窓に近づくように傾斜していることを特徴とする。

上記構成によれば、換気扇から吹き出された空気は、開口部の屋外側の縁部の傾斜した風向ガイドに案内されて、サッシ窓の屋外側の面の近傍を集中して流れる。そのため、サッシ窓の屋内側の空気と屋外側の空気の温度差は小さくなり、サッシ窓を介しての屋内空気と屋外空気との間の熱移動を抑制することができ、サッシ窓の熱損失を少なくすることが出来る。換言すれば、排気される屋内空気の熱エネルギーの一部を回収することができる。その結果、空調効率を上げることができる。

具体的に説明すると、冬期には、屋内から排出される暖かい空気を利用してサッシ窓の屋外面を温め、屋内から屋外への熱の移動を抑制する。夏期には、屋内から排出される冷たい空気を利用してサッシ窓の屋外面を冷却し、屋外から屋内への熱の移動を抑制する。

好ましくは、上記通気路において、上記開口部近傍の流通断面積がその上流側の流通断面積より小さい。
この構成によれば、換気扇から吹き出された空気は、フードの通気路を通る過程で流速を高めた状態で開口部からサッシ窓の屋外側の面に沿って吹き出すことができる。そのため、サッシ窓に沿って広い範囲にわたり屋内空気を供給できるとともに、風向ガイドによる集中効果を高めることができる。

好ましくは、上記換気扇に対向する上記フードの内壁面には断熱材が設けられている。
上記構成によれば、断熱材によりフードの内側と外側の間の熱の移動が遮られ、通気路内を流れる空気の温度を保つことができる。

一態様では、上記フードの開口部は、上記サッシ窓の上側の縁部に隣接して配置され、下向きに開口している。
好ましくは、上記サッシ窓がガラス板とこのガラス板の周囲を囲うサッシ枠とを有し、上記風向ガイドは上記サッシ枠の上枠と屋内外方向に対向して配置され、屋内外方向から見た時、上記風向きガイドの先端縁が上記上枠の下縁より上方に配置されている。
上記構成によれば、風向ガイドによってガラス板への日差しが遮られない。また、雨が風向ガイドによって遮られずにガラス板に当たることにより、ガラス板の屋外側の面の汚れを落とすことができる。

他の態様では、上記フードの開口部は、上記サッシ窓の下側の縁部に隣接して配置され、上向きに開口している。
冬期に暖房を行なっている場合には、サッシ窓の下部の屋内側の面に結露が生じやすくなるが、上記構成によれば、温かい排出空気をサッシ窓の下部にあてて温度を上昇させて、結露を抑制することができる。

好ましくは、上記風向ガイドは、上記フードとは別体であって、上記サッシ窓に対する傾斜角度を変えることができるよう上記フードに回動可能に連結されている。
上記構成によれば、サッシ窓の各種形状、例えば換気装置に隣接するサッシ枠の様々な形状に対応できるとともに、開口部から吹き出された空気の流れる向きを、その空気がサッシ窓の所望の部位に導かれるよう合わせることができる。

好ましくは、上記開口部において、補助風向ガイドが上記風向ガイドより屋内側に配置され、この補助風向ガイドが、上記サッシ窓の中央部に向かうにしたがって上記サッシ窓に近づくように傾斜している。
上記構成によれば、開口部から吹き出される空気をサッシ窓側へ方向付けする精度をより高めることができる。

好ましくは、上記補助風向ガイドは、上記フードとは別体であって、上記サッシ窓に対する傾斜角度を変えることができるよう上記フードに回転可能に支持されている。
上記構成によれば、開口部から吹き出された空気を、サッシ窓の所望の部位に導くために方向付けする精度をより強めることができる。

本発明によれば、換気扇から排出される屋内空気を利用して、サッシ窓を介しての熱の出入りを抑制し、空調効率を上げることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態を示し、換気装置を室外から見た背面図である。 図２は、同実施の形態のサッシ窓装置の縦断面図である。 図３は、本発明の第２の実施形態を示す図２と同様の縦断面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態を示す図２と同様の縦断面図である。 図５は、本発明の第４の実施形態を示す図２と同様の縦断面図であり、要部を拡大して示す。 図６は、本発明の第５の実施形態を示す図２と同様の縦断面図であり、要部を拡大して示す。

以下、本発明の第１の実施の形態を図１、図２にしたがって説明する。
建物の壁２の壁穴２ａには、換気機能付きサッシ窓装置１が嵌め込まれている。換気機能付きサッシ窓装置１は、サッシ窓１０と、このサッシ窓１０の上側に隣接する換気装置２０とを備えている。

サッシ窓１０は、複層のガラス板１１と、このガラス板１１の周囲を囲うサッシ枠１２（枠）とを有している。サッシ枠１２は、上枠１３と、下枠１４と、左右一対の縦枠１５，１５とを有しており、その下枠１４と縦枠１５，１５が壁穴２ａの下縁と左右の縁に固定されている。

換気装置２０は、屋内外方向から見て矩形をなす支持フレーム２１と、この支持フレーム２１に支持された換気扇３０と、屋内側において換気扇３０を覆うカバー部材３５と、換気扇３０の屋外側に配置されたフード４０と、を備えている。

支持フレーム２１は、上枠２１ａと、下枠２１ｂと、左右の縦枠２１ｃ，２１ｃを有している。この支持フレーム２１の下枠２１ｂがサッシ窓１０の上枠１３に連結され、上枠２１ａ、縦枠２１ｃ，２１ｃが壁穴２ａの上縁と左右の縁に固定されている。

さらに支持フレーム２１は、上記下枠２１ｂと一体をなす垂直壁部２１ｘを有している。この垂直壁部２１ｘに上記換気扇３０が固定されている。換気扇３０は、その底部に屋内の空気を吸引する吸込口を有し、その屋外側に吹出口３１を有している。

図１に示すように、上記支持フレーム２１の下枠２１ｂが垂直壁部２１ｘより屋外側に張り出しており、上記サッシ窓１０は換気扇３０の吹出口３１より屋外側に位置している。

上記支持フレーム２１には、換気扇３０を覆うカバー部材３５も取り付けられている。このカバー部材３５の下端は開口しており、この下端にはフィルタ３６が取り付けられている。カバー部材３５の内壁面には断熱吸音材３５ａが取り付けられている。

図２において矢印で示すように、屋内の空気はフィルタ３６を通って換気扇３０の吸込口に入り、換気扇３０の吹出口３１から、サッシ窓１０とほぼ直交する方向に空気を吹き出されるようになっている。

上記フード４０は、換気扇３０の屋外側において支持フレーム２１に取り付けられている。フード４０は、換気扇３０の吹出口３１に対向する対向壁部４１と、この対向壁部４１の左右に配された壁部４２とを有し、その下端に開口部４３を有している。この開口部４３は、サッシ窓１０のサッシ上枠１３（サッシ窓１０の縁部）に隣接してその屋外側に配置され、下向きに開口している。フード４０の内部空間は、上記換気扇３０の吹出口３１と開口部４３を連ねる通気路４４として提供される。

フード４０の対向壁部４１は、上部垂直部４１ａと、下部張出し部４１ｂとを有している。この下部張出し部４１ｂは、上記支持フレーム２１の下枠２１ｂに対応して、上部垂直部４１ａから屋外側に張り出している。

図２に矢印で示すように、上記通気路４４は、換気扇３０の吹出口３１から屋外に向けって吹き出した空気を、対向壁部４１の上部垂直部４１ａに沿って略垂直に下方に案内し、下部張り出し部４１ｂと支持フレーム２１の下枠２１ｂとの間で、屋外方向へ向きを変えた後、再び略垂直に下方の開口部４３へと案内する。通気路４４において、開口部４３およびその近傍での流通断面積は、その上流側の流通断面積より狭められている。

上記開口部４３の屋外側の縁部（上記下部張出し部４１ｂの下端縁部）は、フード４０と一体をなす風向ガイド４５として提供される。風向ガイド４５は、下方に向かうにしたがって屋内側に近づくように傾斜している。換言すれば、風向ガイド４５は、サッシ窓１０の中央部に向かうにしたがってサッシ窓１０に近づくように傾斜している。

風向ガイド４５は、サッシ枠１２の上枠１３と屋内外方向に対向して配置されており、屋内外方向から見た時、風向ガイド４５の先端縁は、サッシ枠１２の内周より上側（外側）に配置されている。すなわち、風向ガイド４５の先端縁は、ガラス板１１の露出した面領域と上枠１３との境より上側に位置している。

上記のように構成された換気機能付きサッシ窓装置１の動作を説明する。換気扇３０は常時駆動しており、これにより屋内の汚れた空気を屋外に強制排気し、建物の別の場所に設置した給気口から新鮮な屋外の空気を屋内に取り込むようになっている。

換気扇３０の吹出口３１からサッシ窓１０と直交する方向に屋外に向かって吹き出した空気は、上述したように通気路４４に案内されて開口部４３から下向きにサッシ窓１０に沿う方向に排出される。

通気路４４では開口部４３近傍の下流側で流通断面積が絞られるため、排出空気の流速が増加して開口部４３に至る。また、開口部４３では風向ガイド４５が下方に向かうにしたがってサッシ窓１０に近づくように傾斜しているため、排出空気はサッシ窓１０側に導かれて、ガラス板１１の屋外側の面の近傍に集中して流れる。

夏期には、屋内から排出された冷気がガラス板１１の屋外面を冷却し、冬期には、屋内から排出された暖気がガラス板１１の屋外面を加温する。したがって、ガラス板１１の屋内側と屋外側との温度差は小さくなり、ガラス板１１を介しての屋内空気と屋外空気との熱移動が抑制される。すなわちサッシ窓の熱損失が小さくなる。

上述したように、換気扇３０から排出される屋内空気の熱エネルギーを無駄にせず、有効に活用することにより、屋内温度の変動は抑制され、空調機器の負荷は低減される。
風向ガイド４５の下端縁は、サッシ枠１２の上枠１３に対向した位置にあるので、雨が、風向ガイド４５に遮られずにガラス板１１に当たり、ガラス板１１の屋外側の面の汚れを落とすことができる。また、風向ガイド４５によりガラス板１１への日差しが遮られることもない。

次に、本発明の他の実施形態について図を参照しながら説明する。これら図において、第１の実施形態に対応する構成については同番号を付してその詳細な説明を省略する。
図３に示す第２の実施形態の換気装置２０では、フード４０の対向壁部４１の屋内側の面に発泡ウレタン等からなる断熱材５０が設けられている。この断熱材５０により通気路４４内を流れる空気の温度変化を抑制することができる。

特に換気扇３０の吹出口３１に対向する上部垂直部４１ａには、吹出口３１から吹き出された屋内空気が直接当てられるが、断熱材５０により、吹出空気の温度変化が抑えられる。これにより、省エネルギー効果を更に高めることができる。尚、この断熱材５０は吸音材を兼ねている。

図４に示す第３の実施形態では、換気装置２０の配置が第１、第２の実施形態と上下逆になっている。詳述すると、換気装置２０がサッシ窓１０の下側に配置されている。支持フレーム２１の上枠２１ａがサッシ枠１２の下枠１４に連結されている。フード４０の開口部４３は、サッシ窓１０のサッシ下枠１４（サッシ窓１０の縁部）に隣接して上向きに開口している。風向ガイド４５は、上方に向かうにしたがって屋内側に近づくように傾斜している。即ち、風向ガイド４５は、サッシ窓１０の中央部に向かうにしたがってサッシ窓１０に近づくように傾斜している。

暖房時には、ガラス板１１の下部、特にその左右隅部付近で、屋内側の面に結露が生じやすくなる。本実施形態によれば、屋内からの排出空気がガラス板１１の下部の屋外面に当てられるため、ガラス板１１の屋外側の下部面が温められることにより、ガラス板１１の屋内側の面の温度が下がりにくくなり、結露が生じにくくなる。

図５に示す第４の実施形態の換気装置２０は、フード４０とは別体をなす風向ガイド片４６を備えている。この風向ガイド片４６は、垂直部４６ａと、下方に向かうにしたがって屋内側に近づくよう傾斜する下縁部を有している。この下縁部が風向ガイド４６ｂとして提供される。

風向ガイド片４６の上端部には回転軸４６ｃが一体に設けられている。回転軸４６ｃは、円形の断面を有して左右（図５の紙面直交方向）に延びている。フード４０の下部張り出し部４１ｂの下端には軸支部４１ｃが一体に設けられている。軸支部４１ｃはＣ字状の断面を有して左右（図５の紙面直交方向）に延びている。軸支部４１ｃに回転軸４６ｃが自らの軸線まわりに回転可能に嵌め込まれている。これによって、風向ガイド片４６は、軸支部４１ｃに回動可能に連結されている。したがって、風向ガイド片４６を図５の想像線で示す位置から実線で示す位置まで回動させることにより、サッシ窓１０に対する風向ガイド４６ｂの傾斜角度を変えることができる。

換気装置２０に隣接するサッシ窓１０の上枠１３の形状（高さ）によっては、フード４０の開口部４３とサッシ上枠１３との配置がずれる場合がある。しかし、本実施形態によれば、このような場合であっても風向ガイド片４６を回動させてサッシ窓１０の所望の部位に排出空気が導かれるよう空気の流れる向きを合わせることができる。

尚、本実施形態では、風向ガイド片４６は、垂直部４６ａと風向ガイド４６ｂとを有しているが、風向ガイド４６ｂのみを有してもよい。

図６に示す第５の実施形態の換気装置２０では、開口部４３において、補助風向ガイド４８が風向ガイド４５より屋内側に風向ガイド４５と平行をなして２つ配置されている。補助風向ガイド４８は、フード４０とは別体に形成されている。補助風向ガイド４８は、矩形状の細長い板材であって、その長手方向に延びる軸線を中心としてフード４０の左右の壁部４２に回転可能に支持されている。したがって、サッシ窓１０に対する補助風向ガイド４８の傾斜角度は、変えることが可能である。

この補助風向ガイド４８を、サッシ窓１０の中央部に向かうにしたがってサッシ窓１０に近づくように傾斜させ、例えば、風向ガイド４５と同じ角度に傾斜させることにより、開口部４３から吹き出される空気をサッシ窓１０側へ方向付けする精度をより高めることができる。
また、補助風向ガイド４８の傾斜角度を変えることができることにより、開口部４３から吹き出された空気をサッシ窓１０の所望の部位に導くために方向付けする精度をより高めることができる。
尚、本実施形態では、補助風向ガイド４８を２つ設けたが、その数は２つに限られない。

本発明による効果を実証するために実験を行った。この実験では、恒温外槽と、この恒温外槽に収容された恒温内槽とを用意した。恒温外槽と恒温内槽の内部空間は、互いに異なる温度で一定に維持されている。恒温内槽の内部空間は屋内空間に相当し、恒温外槽の内部は屋外に相当する。恒温内槽に第１実施形態のサッシ窓装置１を設置して実験を行った。

本来であれば比較例として、従来のサッシ窓装置、すなわち換気扇の吹出口からサッシ窓と直交する方向に屋外に向かってから空気を吹き出すサッシ窓装置を、恒温内槽に設置して実験を行うべきであるが、その代わりに、上記第１実施形態のサッシ窓装置１で換気扇３０を駆動しない場合のデータを用いて比較例とした。その理由は下記の通りである。

換気装置を駆動した場合に恒温内槽から恒温外槽へ逃げる熱量Ｑは、換気扇３０からの排気によって逃げる熱量Ｑ_Ｆと、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑ_ｗの和であり、次式で表される。
Ｑ＝Ｑ_Ｆ＋Ｑ_Ｗ
本実施形態のサッシ窓装置１を用いた場合と、従来のサッシ窓装置を用いた場合の双方において、恒温外槽の内部温度と恒温内槽の内部温度の差及び風量が等しければ、Ｑ_Ｆは等しい。
そのため、両装置の熱損失の比較は、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑ_Ｗを比較すれば足りる。従来のサッシ窓装置での熱量Ｑ_Ｗは、本実施形態のサッシ窓装置１において換気扇３０を駆動しない時にサッシ窓１０から逃げる熱量と等しい。

サッシ窓装置１において、サッシ窓１０のガラス板１１の露出面領域の寸法を縦６９０ｍｍ、横３３０ｍｍとし、その面積を０．２２８ｍ^２とした。ガラス板１１の熱貫流率は３．４Ｗ／ｍ^２・Ｋである。換気装置２０の開口部４３の開口面積を０．００９４８ｍ^２とし、換気扇３０を駆動したときの風量を６７．７ｍ^３／ｈとした。

実験１
冬季の暖房を想定した実験であり、恒温内槽を２２．３℃、恒温外槽を３．７℃とした。
比較例（換気扇３０を停止させた場合）では、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑｗは、９．７Ｗであった。
これに対して、実施例（換気扇３０を駆動させた場合）では、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑｗは、６．２Ｗであった。
上記実験結果から、実施例では、３．５Ｗの熱量を回収できることを確認した。

実験２
夏期を想定した実験であり、恒温内槽を２３．５℃、恒温外槽を３１．０℃とした。
比較例（換気扇３０を停止させた場合）では、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑｗは、−３．２Ｗであった。
これに対し、実施例（換気扇３０を駆動させた場合）では、サッシ窓１０から逃げる熱量Ｑｗは、−１．１Ｗであった。
上記実験結果から、−２．１Ｗ分の熱量を回収することができることを確認した。

なお、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において各種の変形例を採用することができる。
上記実施形態では、換気扇３０の吹出口３１を、空気がサッシ窓と直交する方向に吹き出すように配置したが、サッシ窓より屋外側に配置してサッシ窓に沿って吹き出すようにしてもよい。
換気装置をサッシ窓の左右いずれかに隣接して配置してもよい。この場合、フードの開口部はサッシ枠の縦枠に隣接させて、横向きに開口させる。

本発明は、サッシ窓に隣接して設置される換気装置に適用することができる。

２ａ 壁穴
１０ サッシ窓
１１ ガラス板
１２ サッシ枠
１３ 上枠（サッシ窓の縁部）
１４ 下枠（サッシ窓の下側の縁部）
２０ 換気装置
３０ 換気扇
３１ 吹出口
４０ フード
４１ 対向壁部
４３ 開口部
４４ 通気路
４５ 風向ガイド
４６ｂ 風向ガイド
４８ 補助風向ガイド
５０ 断熱材

Claims (9)

1. サッシ窓に隣接して建物の壁穴に設置される換気装置であって、
   屋外へ空気を吹き出す吹出口を有する換気扇と、
   上記換気扇の屋外側に配置され、屋外に向けて開放する開口部及び上記吹出口からの空気を上記開口部へと送る通気路を有するフードと、
   を備え、
   上記フードの開口部が、上記吹出口から上記通気路を経た空気を上記サッシ窓の屋外側の面に沿って吹き出すように、上記サッシ窓の縁部に隣接してその屋外側に配置され、
   上記開口部の屋外側の縁部が風向ガイドとして提供され、この風向ガイドが、上記サッシ窓の中央部に向かうにしたがって上記サッシ窓に近づくように傾斜していることを特徴とする換気装置。
2. 上記通気路において、上記開口部近傍の流通断面積がその上流側の流通断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
3. 上記換気扇に対向する上記フードの内壁面には断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の換気装置。
4. 上記フードの開口部は、上記サッシ窓の上側の縁部に隣接して配置され、下向きに開口していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の換気装置。
5. 上記サッシ窓がガラス板とこのガラス板の周囲を囲うサッシ枠とを有し、上記風向ガイドは上記サッシ枠の上枠と屋内外方向に対向して配置され、屋内外方向から見た時、上記風向きガイドの先端縁が上記上枠の下縁より上方に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の窓付け換気装置。
6. 上記フードの開口部は、上記サッシ窓の下側の縁部に隣接して配置され、上向きに開口していることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の換気装置。
7. 上記風向ガイドは、上記フードとは別体であって、上記サッシ窓に対する傾斜角度を変えることができるよう上記フードに回動可能に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の換気装置。
8. 上記開口部において、補助風向ガイドが上記風向ガイドより屋内側に配置され、この補助風向ガイドが、上記サッシ窓の中央部に向かうにしたがって上記サッシ窓に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１〜７に記載の換気装置。
9. 上記補助風向ガイドは、上記フードとは別体であって、上記サッシ窓に対する傾斜角度を変えることができるよう上記フードに回転可能に支持されていることを特徴とする請求項８に記載の換気装置。

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