JP4861685B2

JP4861685B2 - 換気構造及び換気方法

Info

Publication number: JP4861685B2
Application number: JP2005329116A
Authority: JP
Inventors: 好英諏訪; 博手島; 良二北川; 彰敏吉見
Original assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Obayashi Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2025-11-14
Also published as: JP2007139203A

Description

本発明は、換気構造及び換気方法に関し、特に、建物や装置等の換気対象物に設けられて、換気対象物の内部を換気させるための換気構造及び換気方法に関する。

一般に、装置や建物等の換気対象物の内部を換気させるための換気構造の一例として、換気対象物の壁面に内外を連通する給気口及び排気口を設け、この給気口と排気口との間に送風装置を設け、送風装置の作動によって給気口から換気対象物の内部に外気を取り込み、この外気を換気対象物の内部を流通させて排気口から外部に排出させることにより、換気対象物の内部を強制換気するように構成したものが提案されている。

このような構成の換気構造にあっては、換気対象物の外部形状や給気口及び排気口の配置が適切でない場合に、外部風の影響によって排気口に大きな風圧力を受けたり、あるいは逆流を生じてしまい、換気性能が著しく阻害される場合がある。

従来、外部風の影響によって換気性能が阻害されないようにするために、次のような構成の換気方法が提案されている。
（１）給気・排気を下部（床下）で行う方法
この方法は、図６に示すように、給気口４１及び排気口４２を装置や建物等の換気対象物４０の地表面の近く、又は床下空間に配置して換気を行う方法であって、外部風の風速プロファイルは、地表面の近くで風速が小さく、上空へ行くに従ってべき乗則等にしたがって大きくなる。この方法では、給気口４１、排気口４２とも同一面にあり、また、強風時にも風速が比較的小さい地表面の近くにあることになるため、外部風速の影響を受けにくく、換気性能が阻害されにくい。

（２）給気口・排気口を同一壁面に設置する方法
この方法は、図７に示すように、給気口４１及び排気口４２を換気対象物４０の同一壁面（側面）に配置しているため、給気口４１、排気口４２が同一方向にあり、外部風の影響が相殺されて影響を受けにくく、また、給気口４１、排気口４２の位置を離して設置できるため、短絡の可能性を回避できる。さらに、給気口４１、排気口４２の高さをユースポイントに設けることができるため、ダクトスペースを削減することが可能である。

（３）給気口を下部、排気口を上部に開放して配置する方法
この方法は、図８に示すように、給気口４１を換気対象物４０の地表面の近く又は床下空間に設置し、上方に開口部を有する排気チャンバー４８を換気対象物４０の上部端面に設置している。この方法は、給気口４１が地表面に近い位置にあるため、外部風の影響を受けにくく、排気チャンバー４８の開口が風圧力が負圧となる（外部風の剥離域）換気対象物４０の上部端面に上向きに設置されていることから、強風時にはかえって風圧が換気を促進する方向に働き、換気性能が阻害されることはない。また、給気口４１、排気口４２の位置が異なるため、短絡の可能性を回避できる。さらに、給気口４１、排気口４２の高さをユースポイントに設けることができるため、ダクトスペースを削減することが可能である。

（４）給気口を下部とし、排気を貫通ダクトで行う方法
この方法は、図９に示すように、給気口４１を換気対象物４０の地表面の近く又は床下空間に設置し、上方に貫通ダクト４９を設け、貫通ダクト４９に排気ダクト５０をＴ字型に連結しているので、給気口４１が地表面に近い低い位置にあり、外部風の影響を受けにくい。また、貫通ダクト４９を外部風が通過することにより、貫通ダクト４９にＴ字型に連結した排気ダクト５０の出口付近が負圧となり、強風時にはかえって風圧が換気を促進する方向に働くため、換気性能が阻害されることはない。さらに、給気口４１、排気口４２の位置が異なるため、短絡の可能性を回避できる。

（５）特許文献１に記載されている換気構造
特許文献１には、居室空間を有する建築物において、自然風の風向きが変化しても、自然風を利用して居室空間の換気を行うことができるように構成した換気構造が提案されている。
特開２００４−１７７０８６号公報

ところで、図６に示す給気・排気を下部（床下）で行う方法は、給気口４１、排気口４２が近い又は同一空間にあるため、排気が給気に短絡しやすい問題がある。また、換気対象物４０の上部から排気ダクト４５を長い距離引き下げる必要があるため、大きなダクトスペースが必要になるとともに、排気が高温の場合には浮力と排気の流れ方向が逆行して排気しにくくなる問題がある。

また、図７に示す給気口４１、排気口４２を同一壁面に設置する方法は、給気口４１を下部側面、排気口４２を上部側面とした場合には、外部風の風速プロファイルの影響により排気しにくくなることも考えられ、必ずしも良好な排気性能を発揮できない場合がある。また、ＯＡシャフト（空間）４７を外壁に設置する場合には、外部風による風圧を受けることになるため、その部分を補強する必要が生じる。

さらに、図８に示す給気口４１を下部、排気口４２を上部に開放して配置する方法は、排気チャンバー４８が風圧力を受けるため、外壁と同等の強度に構造補強する必要がある。また、排気チャンバー４８の開口が換気対象物４０の上部端面にあるため、寒冷地の場合には積雪の影響が考えられ、氷柱対策が必要となる。

さらに、図９に示す給気口４１を下部とし、排気を貫通ダクト４９で行う方法は、貫通ダクト４９を設置するためのスペースが必要になる。また、図１０に示すように、換気対象物４０の風上側、風下側を連結するのみの貫通ダクト４９では、風向きに対する換気対象物４０の方位が直交方向となった場合には、貫通ダクト４９による排気促進の効果が得られない場合がある。さらに、このような場合で、かつ貫通ダクト４９双方の開口部が換気対象物４０の周辺の気流の再付着域となった場合には、貫通ダクト４９の双方の開口部が風圧力により閉塞され、排気性能が著しく阻害される場合がある。

さらに、特許文献１に記載されている換気構造は、給気口を有する給気用ループダクト、排気口を有する排気用ループダクト、給気用ループダクトに接続される外気取り入れダクト、外気取り入れダクト内に設けられる逆流防止・風量調整ダンパ、排気用ループダクトに接続される排気ダクト、排気ダクト内に設けられる逆流防止・風量調整ダンパ等の複数の部材を必要とするため、構造が複雑になり、施工費用が高くついてしまう。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、外部風の影響によって換気性能が阻害されるようなことはなく、常に良好な換気性能を得ることができるとともに、構造が簡単で施工費を削減することができる換気構造及び換気方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、換気対象物内に給気口から外気を取り込み、該外気を換気対象物内を流通させて排気ダクトから略水平に設けられた直線状の貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させるための換気構造であって、前記換気対象物内に、３本の前記貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように三角形状又は放射形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続したことを特徴とする。

本発明の換気構造によれば、外部風に影響されることなく、３本の貫通ダクトのうちの少なくとも２本の貫通ダクトが機能することになるので、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。

さらに、本発明は、換気対象物内に給気口から外気を取り込み、該外気を換気対象物内を流通させて排気ダクトから略水平に設けられた直線状の貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させるための換気構造であって、
前記換気対象物内に、５本の前記貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように五角形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続したことを特徴とする。

本発明の換気構造によれば、５本の貫通ダクトのうちの少なくとも２本の貫通ダクトが機能することになるので、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。

さらに、本発明において、前記各貫通ダクトの端部開口に対応する前記換気対象物の部分にそれぞれ排気口が設けられていることとしてもよい。

本発明の換気構造によれば、排気口から貫通ダクト内に外部風が流入し、外部風が貫通ダクト内を通過することにより、貫通ダクトに連通する排気ダクトの合流部付近に負圧が発生し、この負圧により換気性能が高められることになる。

さらに、本発明は、換気対象物内に、３本の直線状の貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように三角形状又は放射形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続し、前記換気対象物に給気口から取り込んだ外気を前記換気対象物内を流通させて前記排気ダクトから前記貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させることを特徴とする。

本発明の換気方法によれば、外部風に影響されることなく、３本の貫通ダクトのうちの少なくとも２本の貫通ダクトが機能することになるので、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。

以上、説明したように、本発明の換気構造及び換気方法によれば、換気対象物内に、３本の貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように三角形状又は放射形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続し、又は、換気対象物内に、５本の前記貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように五角形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続したことにより、外部風が何れの方向からのものであっても、少なくとも２本の貫通ダクトが機能させることができる。従って、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が確実に得られることになる。

以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による換気構造の第１の実施の形態が示されていて、図１は全体を示す平面図、図２は全体を示す正面図、図３は外部風と換気構造との関係を示す説明図である。

すなわち、この換気構造１は、図１及び図２に示すように、内部に換気対象空間１０を有する建物や装置等の換気対象物２の換気対象空間１０内を強制換気するために有効なものであって、給気ダクト系２０と、排気ダクト系２５と、給気ダクト系２０と排気ダクト系２５との間に設けられる送風装置３５とを備えている。

換気対象物２は、外形が略三角形状をなすものであって、内部が２枚の仕切り板７、８によって上下方向に３つの空間９、１０、１１に区画され、中央部１０の空間が強制換気の対象となる換気対象空間１０に形成され、下部の空間１１に換気対象空間１０内を給気させるための給気ダクト系２０が設けられ、上部の空間９に換気対象空間１０内を排気させるための排気ダクト系２５が設けられている。

下部の空間１１は、仕切り板８によって換気対象空間１０から区画された床下空間１２と、換気対象物２の側部に沿って設けられるとともに、下端が床下空間１２の上部に連通する上下方向を向く側部空間１３とからなり、この下部の空間１１に換気対象空間１０内に外気を取り込むための給気ダクト系２０が設けられている。

給気ダクト系２０は、一端が換気対象物２の外壁１４の下端部に設けられる第１給気口２１を介して換気対象物２の外部に開放され、他端が側部空間１３の上端部に設けられている第２給気口２２を介して換気対象空間１０内に開放される一連の給気通路２３を有し、この給気通路２３を介して外部から換気対象空間１０内に外気が取り込まれる。

給気通路２３の他端側の第２給気口２２には送風装置３５の給気ファン３６が設けられ、この給気ファン３６の作動によって換気対象物２の外部から一端側の第１給気口２１を介して給気通路２３内に外気が取り込まれ、この外気は給気通路２３内を流通して他端側の第２給気口２２に導かれ、第２給気口２２から換気対象空間１０内に取り込まれる。

換気対象物２の各頂部３の内部には、上部の空間９から区画された空間である排気チャンバー６がそれぞれ設けられるとともに、各頂部３の外壁面４には排気チャンバー６内外を連通する開口部５がそれぞれ設けられ、この開口部５が排気口５に形成されている。

排気ダクト系２５は、換気対象物２の上部の空間９内に水平に設けられる第１貫通ダクト２６、第２貫通ダクト２７、及び第３貫通ダクト２８の３本の貫通ダクト２６〜２８と、各貫通ダクト２６〜２８にそれぞれ接続される排気ダクト２９とからなる一連の排気通路３０を有し、この排気通路３０を介して換気対象空間１０内が排気される。

各貫通ダクト２６〜２８は、両端が開口する直線状をなすものであって、上部の空間９内に換気対象物２の外壁１４に沿ってそれぞれ水平に設けられている。３本の貫通ダクト２６〜２８は、隣接するもの同士が互いに直交しないように、隣接するものの端部同士が互いに連結され、三角形状をなすように上部の空間９内に配置され、各貫通ダクト２６〜２８の両端が各排気チャンバー６内に開口している。

各排気ダクト２９は、各貫通ダクト２６〜２８の長手方向の中央部に略Ｔ字状をなすように一端が接続され、他端が換気対象空間１０の上端部に接続されている。各排気ダクト２９の他端部には、送風装置３５の排気ファン３７がそれぞれ設けられ、この排気ファン３７の作動により、換気対象空間１０内が排気ダクト２９、貫通ダクト２６〜２８、及び排気口５を介して換気対象物２の外部に排気される。

次に、上記のように構成した本実施の形態による換気構造１の作用について説明する。
まず、送風装置３５の給気ファン３６及び排気ファン３７を作動させると、外気が給気ダクト系２０の第１給気口２１から給気通路２３の床下空間１２内に取り込まれ、床下空間１２から側部空間１３を介して第２給気口２２に導かれ、第２給気口２２から換気対象空間１０内に取り込まれる。

そして、換気対象空間１０内に取り込まれた外気は、換気対象空間１０内を流通した後に排気ダクト系２５の排気通路３０の各排気ダクト２９に導かれ、各排気ダクト２９を介して各貫通ダクト２６〜２８に導かれ、各貫通ダクト２６〜２８内を流通して各排気チャンバー６内に導かれ、各排気チャンバー６から各排気口７を介して換気対象物２の外部に排気される。

図３に、本実施の形態による換気構造１と外部風との関係を示す。
なお、この例においては、換気対象物２に作用する外部風の風向きの変化を、換気対象物２を回転させた図によって示している。

まず、図３（ａ）に示すように、外部風が第１排気口５ａに対して正対する方向から作用する場合には、外部風が第１貫通ダクト２６及び第２貫通ダクト２７内を通過することにより、第１貫通ダクト２６及び第２貫通ダクト２７に連通する各排気ダクト２９の合流部付近が負圧となり、換気が促進される。この場合、第３貫通ダクト２８は機能が阻害されるが、２本の貫通ダクト２６、２７が機能していることにより、換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。

また、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、外部風が第１排気口５ａに対して斜め方向から作用する場合には、外部風は主として第１貫通ダクト２６及び第２貫通ダクト２７内を通過し、第３貫通ダクト２８内も僅かに通過することになるので、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られる。

さらに、図３（ｅ）に示すように、外部風が第１排気口５ａ及び第３排気口５ｃに対して斜め方向から作用する場合には、第１貫通ダクト２６及び第３貫通ダクト２８内を外部風が通過することにより、第１貫通ダクト２６及び第３貫通ダクト２８が機能し、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られる。この場合、第２貫通ダクト２７内にも外部風が僅かに流入することにより、第２貫通ダクト２７も僅かに機能することになる。

さらに、図３（ｆ）に示すように、外部風が第１排気口５ａ及び第３排気口５ｃに対して斜め方向から作用する場合には、外部風は主に第１貫通ダクト２６及び第３貫通ダクト２８内を通過し、第２貫通ダクト２７内を僅かに通過することにより、主として第１貫通ダクト２６及び第３貫通ダクト２８が機能し、第２貫通ダクト２７が僅かに機能することになり、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られる。

さらに、図３（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、（ｊ）に示すように、外部風が第３排気口５ｃに斜め方向から作用すると、外部風は主として第２貫通ダクト２７及び第３貫通ダクト２８内を通過し、第１貫通ダクト２６内を僅かに通過することにより、主として第２貫通ダクト２７及び第３貫通ダクト２８が機能し、第１貫通ダクト２６が僅かに機能することになり、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られる。

さらに、図３（ｋ）、（ｌ）に示すように、外部風が第３排気口５ｃ及び第２排気口５ｂに斜め方向から作用すると、外部風は主として第２貫通ダクト２７及び第１貫通ダクト２６内を通過し、第３貫通ダクト２８内を僅かに通過することにより、主として第２貫通ダクト２７及び第１貫通ダクト２６が機能し、第３貫通ダクト２８が僅かに機能することになり、外部風によって換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られる。

上記のように構成した本実施の形態による換気構造１にあっては、換気対象物２を作用する外部風の風向きが変化しても、第１貫通ダクト２６、第２貫通ダクト２７、及び第３貫通ダクト２８の３本のうちの少なくとも２本の貫通ダクト２６〜２８が機能することになるので、外部風による影響を受けて換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。

なお、上記の場合、換気対象物２は固定した状態としてもよいし、回動可能な状態としてもよい。また、上記の説明においては、排気ダクト系２５の排気口５を換気対象物２の各頂部３に設けたが、換気対象物２の外壁面１４に設けて、この排気口５に各貫通ダクト２６〜２８の開口部を対応させてもよい。さらに、換気対象物２の外部形状は、略三角形状に限らず、図４に示すように、円形状に形成してもよい。

図５には、本発明による換気構造の第２の実施の形態が示されていて、この換気構造１は、第１貫通ダクト２６、第２貫通ダクト２７、及び第３貫通ダクト２８の３本の貫通ダクト２６〜２８の一端部同士を連結して放射状に形成し、この放射状に形成した３本の貫通ダクト２６〜２８を換気対象物２の上部の空間９内に配置し、各貫通ダクト２６〜２８の他端開口部を各排気チャンバー６内に配置し、各貫通ダクト２６〜２８の長手方向の中央部に排気ダクト２９の一端部をそれぞれ接続したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様である。

そして、この実施の形態による換気構造１にあっても、前記第１の実施の形態に示すものと同様に、外部風の風向きが変化しても、第１貫通ダクト２６、第２貫通ダクト２７、及び第３貫通ダクト２８の３本のうちの少なくとも２本の貫通ダクト２６〜２８が機能することになるので、外部風による影響を受けて換気性能が阻害されるようなことはなく、所望の換気性能が得られることになる。なお、この実施の形態においても、換気対象物２を固定した状態としてもよいし、回動可能な状態としてもよい。また、各貫通ダクト２６〜２８にそれぞれ排気ダクト２９を接続せずに、３本の貫通ダクト２６〜２８の連結部に１本の排気ダクト２９を接続するように構成してもよい。さらに、換気対象物２の外壁面１４に排気口５を設け、この排気口５に放射状に連結した３本の貫通ダクト２６〜２８の各他端開口部を対応させるように構成してもよい。

なお、前記各実施の形態においては、第１貫通ダクト２６、第２貫通ダクト２７、及び第３貫通ダクト２８の３本の貫通ダクトを三角形状又は放射状に連結した例について説明したが、５本又は６本の貫通ダクトを五角形状又は六角形状をなすように連結してもよいものであり、その場合にも同様の作用効果を奏する。

本発明による換気構造の第１の実施の形態を示した平面図である。図１の正面図である。第１の実施の形態の換気構造と外部風との関係を示した説明図である。第１の実施の形態の換気構造の変形例を示した平面図である。本発明による換気構造の第１の実施の形態を示した平面図である。従来の換気構造の一例を示した概略図である。従来の換気構造の他の例を示した概略図である。従来の換気構造の他の例を示した概略図である。従来の換気構造の他の例を示した概略図である。従来の換気構造と外部風との関係を示した説明図である。

符号の説明

１換気構造２、４０換気対象物
３頂部４外壁面
５開口部（排気口）５ａ第１排気口
５ｂ第２排気口５ｃ第３排気口
６排気チャンバー７仕切り板
８仕切り板９上部の空間
１０中央部の空間（換気対象空間）１１下部の空間
１２床下空間１３側部空間
１４外壁２０給気ダクト系
２１第１給気口２２第２給気口
２３給気通路２５排気ダクト系
２６第１貫通ダクト２７第２貫通ダクト
２８第３貫通ダクト２９、４５排気ダクト
３０排気通路３５送風装置
３６給気ファン３７排気ファン
４１給気口４２排気口
４７ＯＡシャフト４８排気チャンバー
４９貫通ダクト５０排気ダクト

Claims

換気対象物内に給気口から外気を取り込み、該外気を換気対象物内を流通させて排気ダクトから略水平に設けられた直線状の貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させるための換気構造であって、
前記換気対象物内に、３本の前記貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように三角形状又は放射形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続したことを特徴とする換気構造。
換気対象物内に給気口から外気を取り込み、該外気を換気対象物内を流通させて排気ダクトから略水平に設けられた直線状の貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させるための換気構造であって、
前記換気対象物内に、５本の前記貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように五角形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続したことを特徴とする換気構造。
前記各貫通ダクトの端部開口に対応する前記換気対象物の部分にそれぞれ排気口が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の換気構造。
換気対象物内に、３本の直線状の貫通ダクトを、それらの向きが互いに直角にならないように三角形状又は放射形状に設け、各貫通ダクトにそれぞれ排気ダクトを接続し、前記換気対象物に給気口から取り込んだ外気を前記換気対象物内を流通させて前記排気ダクトから前記貫通ダクトを介して排気口に導き、前記排気口から前記換気対象物外に排出させることを特徴とする換気方法。