JP4853801B2 - 給排気が同時に作動する自然換気装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な構成により成る換気口装置に関するものである。詳しくは動力を用いず自然エネルギーである温度差による換気作用の有効利用により、同時給排気が効率よく行われる省エネルギーの自然換気装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自然換気口装置としては、家屋の外壁の比較的高所の位置に形成し、換気口を下向きに開口したフード本体で外側から覆うことにより雨水の進入を防止しつつ外気を屋内に取込むようにした、一つの開口部構造の換気フードが一般的に知られ利用されている。
【０００３】
また、その他の換気装置としては、本願出願人による実開平４−１０６１１号公報がある。これは、外部フードの最外面に沿って上昇気流が併流できるように上下に開口に形成した換気フードであり、更に特許第２９１６８４９号においては、前述の構成に加え室内側との連通路開口部を上下に仕切り、給気と排気の通気口を完全区分して形成した、より効率の良い自然換気機能を有するものが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術のうち、下向きに開口した換気フードでは空気を排出するというよりも、外壁面に沿って上昇する風がフード本体の開口から内部に流入することによって家屋内の換気を行うというものである。ところが、現在の建築物は気密性に優れた家屋が多くなり、建物の透き間からの空気の流入、流出が少なくなってきているので、上述した風圧利用の換気口では換気効率は低く、更にまた現在の換気口は、省エネルギーのために外気圧に作用され難くした換気有効面積の小さい換気口が多く利用されている。その結果、換気不足によって住人と建物に被害が発生する原因となり、新建材や家具などから出る化学物質によるシックハウス症候群（化学物質過敏症）、酸欠、汚染空気、部屋の汚れ、臭い、結露、カビ、ダニの発生等を引き起こしている。特に夏の多湿時期と、冬のストーブ利用時期に甚だしい。
【０００５】
実開平４−１０６１１号にて開示した空気の移動を促す自然換気口は、透き間のある建物では換気効果はありますが、高気密の建物では換気効果は少なく、また特許第２９１６８４９号にて開示した給排気が同時に作動する自然換気口は、高気密住宅でも通年換気効率は高いが、冬期間のように外気温が著しく低い場合には、給気口により冷気がダウンドラフトとなって部屋内に入り込み、寒さを強く感じ、給気口を塞ぐと換気効率が下がってしまう欠点がある。本発明は以上の状況に鑑み、換気を動力を使わず、自然のエネルギーの活用で従来の欠点とする問題を排除し、経済的な構造の換気装置をを提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、建屋Ａの壁部Ｂの上側に位置する開口Ｃに、外側から挿設する外側換気口体１と室内側から挿設する内側換気口体２とからなる自然換気装置であって、外側から挿設する外側換気口体１は、外側全体をフード３にて覆う如く構成され、その内部空間において上部と下部と室内側横方向に開口する通気路を有し、該通気路は垂直部１Ａと傾斜部１Ｂと水平部１Ｃとからなる仕切板１Ｅにより開口Ｃに至る通気路を上段側と下段側に区分され、室内側から挿設する内側換気口体２は、仕切板２Ｅにより外側換気口体１と同様に通気路を上段側と下段側に区分して形成され、開口部２Ａと開口部２Ｂと開口Ｃが連通され、内側換気口体２の室内側には、開口部２Ｂの下段側最下方に設けた蝶番１０により下部が壁側から離れず上部が室内側に開くように形成したダンパー９を設け、該ダンバー９を室内側に所定の角度だけ開けた状態において下段側通気路を通って室内側に進入する外気が直接内壁面に沿って下降せず室内から排出する空気と接触し一部混合し換気が行われるように構成したことを特徴とする給排気が同時に作動する自然換気装置である。
【０００７】
また、上記の外側換気口体１が、外面側全体を略垂直に覆うフード３と、該フード３の内側上部に設けたガラリ５と、壁部Ｂ側においては庇状に設けた内側フード５Ａとを有する給排気が同時に作動する自然換気装置であり、更には外側換気口体１内に設けた仕切板１Ｅにおいて、水平部１Ｃの端部に雨水の進入を阻止する水返板１Ｄを設けた構成を特徴とする給排気が同時に作動する自然換気装置である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、高気密住宅でも、自然換気口内部に設けられた仕切板１Ｅと仕切板２Ｅとによって、給気と排気が同時に作動し、ダンバー９の上部で給排気が接触し一部が混合し中和した状態で空気の流通作用が円滑に行われる。ダンバー９は下方が開口部２Ｂの最下方に設けた蝶番１０により壁側から離れないで回動のみが行われ上部のみが開くように設置されているから、開閉自在であるとともに開口部２Ｂの下部から流入する外気を下側で遮ることになる。したがって、該ダンバー９を開けた状態において下段側通気路を通って室内側に進入する外気が直接内壁面に沿って下降せず、室内から排出される空気とダンバー９の上部において部分的に接触し部分的混合も生じて中和が行われる状態で換気が行われる。
【０００９】
ダンバー９は、図示を省略したばね部材により常時開方向に付勢させてある。ダンバー９の端に紐８を締結し、下方から開閉操作を行えるように構成する。したがって、換気口取付位置が高い壁面の場合でも、紐の長さを調節しボールチェーン１１Ｂ等を用いて任意の位置で開閉できる。１２はボールチェーン１１Ｂ等の止具であり、引きの程度を調節することによりダンバー９のを作動角度を調節することができ換気量の調節を行うことができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の構成について実施例をもとに詳細に説明する。図１は、本発明を高気密家屋の壁に設置した場合で側面から見た状態を示す断面図である。外側換気口体１は、外側全体を覆うフード３と、該フード３のほぼ中間部分から建屋側に設けた開口Ｃに挿通される横ダクト４Ａを有し、フード３と該横ダクト４Ａの内部において吸気口６が連通しているとともに、流入口７Ａと流出口７Ｂおよび横ダクト４Ａ内の通気路７Ｃにおいても連通している構造である。
【００１１】
なお、吸気口６と流入口７Ａは、分離板である垂直部１Ａ、傾斜部１Ｂにより分離された通気路を形成するとともに、横ダクト４Ａ内においても傾斜部１Ｂに連続して設けられた水平部１Ｃにより上段側と下段側に分離された通気路を形成する構造である。１Ｆは垂直部１Ａに設けた整風板で、より一層の整流効果を必要とする場合に設けるものである。１Ｄは水平部１Ｃに設けた水返板で、水平部１Ｃの一部を上方に折り曲げて形成するか別部材を添着して形成する。フード３との上方には、ガラリ５を複数個設けてある。５Ａは内側フードで、整流効果の他に上部から進入する雨水が建屋壁内に侵入するのを防止するものである。
【００１２】
図２は、本発明を構成する内側換気口体２をより詳細に示した側面図、図３は図２に示した内側換気口体２のダンパー９を閉じた状態を示す正面図であり、内部構造を説明するため右半分をダンパー９を透視した状態の半断面図で表したものである。４Ｂは横ダクトで、開口Ｃに挿通される部分である。前面には開口部の全体を覆うダンパー９が、当該開口部分の最下部に設けられた蝶番１０により開閉自在に取り付けられ、下方は壁側から離れず上方のみが開くように構成されている。開口部２Ｂは仕切板２Ｅにより上段側と下段側に区分された通気路を形成する構造である。仕切板２Ｅは長さを可変構造とすることができ、外側通気口体１に内在する水平部１Ｃと連接している。長さの可変構造は、板同志の重ね、または一方を二重にして挟む構造にすることにより可能である。したがって、外側通気口体１と内側換気口体２を開口Ｃに壁部Ｂに開口Ｃに内外から装着した場合、壁の内外をつなぐ通気路は開口Ｃにおいて上段側通気路と下段側通気路に完全に部分された状態で形成されることになる。
【００１３】
ダンパー９は、上方に設けたリング９Ａおよび下方に設けたリング９Ｂを挿通した紐８と、その紐８の先に締結された引張コイルバネ１１Ａ、更にその先に締結されたボールチェーン１１Ｂにより室内の低い位置から容易に開閉できる構造である。ダンパー９を開閉自在にとりつける蝶番１０内に、ばね部材を装着しておくことにより、常に開く方向に付勢しておくと開動作が容易である。ダンパー９の開閉角度は、ボールチェーン１１Ｂを壁に取り付けたチェーン止具１２に締結することにより任意の位置で固定することができる。したがって、温度差換気効率を上げるため、紐８の長さの調節で外側換気口体１、内側換気口体２を天井に近い高所壁に設けてもダンバー９操作は容易である。
【００１４】
外気は、屋外の壁面に垂直に立設されたフード３の下部の流入口７Ａから整流板１Ｆにより上部流出口７Ｂへ流れ、それに伴い室内空気も誘導されるがごとく移動する。また室内空気は温度差によっても移動するから、フード３内の空気流と一緒に上向きの流出口７Ｂより排出される。この結果、給気口６より外気が室内へ給気される。開口部２Ｂは空気抵抗が少ない形状で換気有効面積が大きく高い換気効果が得られ、ダンバー９は開口部２Ｂを含む全開口の最下部から開閉するので、その角度が約８５度前後に開かれた状態にしておくことによりダンバー９の上部で給排気が適当に接触し一部が混合し温度が中和されダウンドラフト緩和の効果が得られることになる。図中矢印にて換気流の流れる様子を示した。
ダンバー９の開口部角度が調節されることにより換気量も調節される。ダンバー９を１８０度開くと給排気の接触や混合がなくなり、冷気のダウンドラフト緩和の効果が得られなくなる。
【００１５】
ダンバー９に取り付けられた紐８は、リング９Ａとリング９Ｂの中を滑動し、引張コイルバネ１１Ａとボールチェーン１１Ｂに連結されていて止具１２に適宜の位置で固定される。引張コイルバネ１１Ａは、ボールチェーン１１Ｂを強めに引設することによりダンバー９が換気口に密着し完全に封止する作用がある。
【００１６】
一方、フード３内においては、深さを有するガラリ５と庇状に設けられた内側フード５Ａにより外側換気口体１の内部の仕切板体１Ｅの水部１Ｃまでは雨雪等が侵入しにくいようにしてあるが、侵入した場合でも水返し板体１Ｄに依り防止される。フード３の下部は壁部より先端部へ下降傾斜されているため壁面への雨だれは生ぜず美観を損なわない。１３は虫等の進入を阻止する防虫網であり必要に応じて設置する。図４は外側換気口体１を上部から見た場合の変形例を示した平面図で、フード３の形状がデザインによって変形された場合の例を（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の三例について示したもので、（ａ）はフード３の外観が円形の形状を呈する場合を、同じく（ｂ）は外観が台形の形状を呈する場合を、同じく（ｃ）は外観が三角形の形状を呈する場合であるものを示している。いずれにおいても換気機能において差異の生ずるものではない。
【００１７】
次に、本発明に係る自然換気装置が如何に作動するかの実験を試みたのでその結果を模式的に示した図５により説明する。Ｄは実験に供した気密実験箱で、図５（ａ）に全体を斜視図にて示す。煙を用いて給排気の状況を把握するために、上部にダウンライト照明用透明アクリル板を、側面部には観測用透明アクリル板を取り付け、側面上部には換気口取付穴を開け、箱内部には熱源として家庭用調理ヒーターを使い室内温度を確保している。図５（ｂ）は同時給排式自然換気口取付け位置での温度差圧力分布の状態を示す説明図で、一般に建物の気密性が高い場合に高窓を設置すると中性帯が上部に移動し、高窓が室内空気の出口となると共に外気の給気口になることを示している。
【００１８】
図５（ｃ）は、従来型の単一換気口の実験例であり、線香をフード開口部の下方１０ｃｍの位置に設置した結果、煙はフード内部まで少量は入るが殆どフード外側に流出した。すなわち従来型は給排気の効果が少なく換気口の近辺で渦が生じる様子が伺える。図５（ｄ）は実開平４−１０６１１号公報にて提案された装置の空気の移動を示す自然換気口の実験例であり、実験箱に透き間がある場合は高い換気効果が得られるが、高気密の場合は、空気は膨張して少しずつ排気した空気量分が次に一瞬の内に給気され、それらの繰り返しで換気効果が少ない様子が伺えた。
【００１９】
図５（ｅ）は特許第２９１６８４９号にて提案された換気装置で、給排気が同時に作動する自然換気口装置の実験例であり、外気の侵入状況を線香の煙により可視にて確認するため、線香を実験箱内の下段ダンバーの下方にも設置した。その結果、煙は下段ガラリから進入し下段ダンバーの下方へ強いダウンドラフトとなって流れるのが確認された。又他の一部の煙は下段ガラリより上段がラリへ移動し、箱内上部付近の空気は上部ダンバーから上段がラリより外部へ勢い良く流出している状況が判明した。つまり、気密実験箱での煙の通風経路は給排気が同時に行われていることを示している。
【００２０】
図５（ｆ）は本発明に係る給排気が同時に作動する自然換気口装置の実験例を示すもので、ダンバーを室内側の全開口の最下部から開閉するように構成されている上方を室内側に開くダンバー１つにすることにより、またその角度が約８５度に開かれた状態にしておくことによりダンバーの上部で給排気が適当に接触し一部混合し温度が中和され、つまり、ダウンドラフト緩和効果が得られることを示している。また、換気口内部の仕切板が中性帯に位置させることにより、空気の流れは上部は排気、下部は給気に分けられ、少しの室内の温度差でも効率良く同時給排気が行われ易いことを示している。
【００２１】
更に本発明者は、実際の住宅において本発明品を取り付け、換気口開口部上段に１ｃｍ巾と１０ｃｍ長さのティシュペパーを、下部には仕切板２Ｅ端部に１ｃｍ巾と４ｃｍ長さのティシュペパーを貼り、風の流れを約５年間にわたり観察した。その結果、通年を通してペパーの移動により高い換気作用がみられ、又冬期のダウンドラフトは感じなく、給排気が同時に作用しても、室内の寒さは感じなく、従来のプラスチック製単一換気口の様に静電気がないため、防虫網の金網は埃による目詰りはほとんどなく、通年を通して健康的な室内汚染空気の少ない居住環境が得られたことが確認されている。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上説明した如く構成されているので特に気密住宅で以下に記載の効果を奏する。
（１）換気口内部を仕切板により上段と下段に仕切ることにより暖気は上段で上向に開口する流出口７Ｂから排出されるので暖気は装置内に滞留することなく円滑に排気することができ、排出された空気の量が給気口６により給気され一つの換気口で給気と排気が同時に行われる。
（２）換気口ダンバー９により、給気と排気が接触しまじり合うことにより温度が中和され室内温度は外気温に作用されずらく、またダウンドラフト緩和効果が得られる。
（３）動力を必要としないので省エネの効果が高く、設備費、ランニングコストが少なくメンテナンスも容易である。
（４）換気口を部屋の高い位置に設置しても紐８の長さを調整しボールチェーン１１Ｂをチェーン止具１２に操作することによりダンバー９の開口部の調節が容易である。
（５）外側換気口体１を小屋裏換気口に利用することにより常時空気の流通により小屋裏は外気温に近く、夏の高温度、冬の結露による小屋裏の傷み防止効果が得られる。
【００２３】
本発明の換気口は以上の換気の条件を満たしており自然効率の温度差換気が得られ換気問題を解決するものである。また、本発明は家屋等の高気密建屋内の空気を動力を用いず自然エネルギーの温度差換気作用の一つの開口に設置する自然換気口装置であって、給気と排気が同時に作動し、室内側換気口入口でダンバー９により給気と排気がまじり合うことにより外気温が中和され、ダウンドラフトの緩和効果が得られ、冷気の進入による不快感が解消され、かつ省エネルギーの自然換気装置である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る自然換気口装置を家屋に設置した状態を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例に係る自然換気口装置の屋内側に設置する内側換気口体の詳細を示す側面図である。
【図３】図２に示す内側換気口体の内部構造を説明するため右半分のダンパーを除いた状態の半断面図で表した正面図である。
【図４】本発明に係る外側換気口体を上部から見た場合の形状を示す平面図で、（ａ）はフードの外観が円形の形状を呈する場合を、（ｂ）はフードの外観が台形の形状を呈する場合を、（ｃ）はフードの外観が三角形の形状を呈する場合であるものを示した平面図である。
【図５】従来の比較例と本発明実施例の実験の状態を比較して示す説明図で（ａ）は煙を用いて給排気の状況を把握するために実験に供した気密実験箱を斜視図で示した説明図、（ｂ）は本発明に係る同時給排式自然換気口取付け位置での温度差圧力分布図を示した説明図、（ｃ）は従来型の単一換気口の実験例を示した説明図、（ｄ）は実開平４−１０６１１号公報にて提案された装置の実験例における空気の移動を示した説明図、（ｅ）は特許第２９１６８４９号にて提案された換気装置で給排気が同時に作動する自然換気口装置の実験例を示した説明図、（ｆ）は本発明に係る給排気が同時に作動する自然換気口装置の実験例を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 外側換気口体
１Ａ 垂直部
１Ｂ 傾斜部
１Ｃ 水平部
１Ｄ 水返板
１Ｅ、２Ｅ 仕切板
１Ｆ 整風板
２ 内側換気口体
２Ａ、２Ｂ 開口部
３ フード
４Ａ、４Ｂ 横ダクト
５ ガラリ
５Ａ 内側フード
６ 給気口
７Ａ 流入口
７Ｂ 流出口
８ 紐
９ ダンバー
９Ａ、９Ｂ リング
１０ 蝶番
１１Ａ 引張コイルバネ
１１Ｂ ボールチェーン
１２ チェーン止具
１３ 防虫鋼

Claims (2)

1. 建屋Ａの壁部Ｂの上側に位置する開口Ｃに、外側から挿設する外側換気口体１と室内側から挿設する内側換気口体２とからなる自然換気装置であって、外側から挿設する外側換気口体１は、外側全体をフード３にて覆う如く構成され、その内部空間において上部と下部と室内側横方向に開口する通気路を有し、該通気路は垂直部１Ａと傾斜部１Ｂと水平部１Ｃとからなる仕切板１Ｅにより開口Ｃに至る通気路を上段側と下段側に区分され、室内側から挿設する内側換気口体２は、仕切板２Ｅにより外側換気口体１と同様に通気路を上段側と下段側に区分して形成され、仕切板１Ｅの垂直部１Ａで仕切られた流入口７Ａと吸気口６を下部に、流出口７Ｂを上部に有する上下開放型のフード３にて形成されるフード内空間と、内側換気口体２の内部空間とが、建屋の壁部に形成された開口Ｃ内の空間を介して、壁部内外間の通気が可能となるように連通され、内側換気口体２の室内側には、仕切板２Ｅにより上段側と下段側とに区分された通気路としての双方の通気路を含む開口部２Ｂの下段側最下方に設けた蝶番１０により下部が壁側から離れず上部が室内側に開くように形成したダンパー９を設け、該ダンパー９を室内側に所定の角度だけ開けた状態において、室外側の空気がフード３の吸気口６より下段側通気路を通って室内側に侵入してダンパー９に達し、またフード下部の流入口７Ａからフード上部の流出口７Ｂへ抜ける空気の流れにて開口部２Ｂ上段より上段側通気路を通ってフード３内に達する室内から排出する空気の流れがあり、室外側から室内側に侵入した空気と室内側からフードへ抜ける空気とが開いたダンパーの上方にて接触して一部混合し温度中和がなされるよう構成したことを特徴とする給排気が同時に作動する自然換気装置。
2. 外側換気口体１内に設けた仕切板１Ｅにおいて、水平部１Ｃの端部に雨水の進入を阻止する水返板ＩＤを設けた請求項１記載の給排気が同時に作動する自然換気装置。

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