JP4962731B2 - 換気塔利用式自然換気システム及びこの自然換気システム用の導風装置 - Google Patents
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Description
上記換気塔4の上端に、排気口及び吸気口を兼ねた導風装置6を付設しており、
この導風装置は、横方向に開通する通気路を含み、この通気路の途中部分を換気塔4の上端開口に臨ませて、風速が基準速度未満である第1のモードで横風が通気路を通過するとともに風速が基準速度以上である第2のモードで横風を捕捉して換気塔内に押し込むようにしており、
この導風装置の第1モードと第2モードとの間の切替を、機械的な動力或は風力により行うことが可能に構成されており、
更に上記第2モードにあって、上記導風装置6による横風の押込み力を、少なくとも重力換気作用よりも大とすることで、換気塔4を介して外気を建物へ供気することが可能としている。
[数式1] λ(ρ/2)V2>ρgH
λは導風装置の形状に依存する数値であり、実験的に設定すればよい。また、建物の給気口付近で発生した負圧をΔP(<0)、換気塔を通過する際の損失をHLとすると、上記の数式1はより正確には次式のようになる。
[数式2] λ(ρ/2)V2>ρg(H+HL)+ΔP
ここで「換気塔」は、少なくとも建物の上部から起立しているものをいうが、その換気塔の下部を建物の下層階へ延長して、縦シャフトとしても良い。
横方向に開通する風道を含み、
この風道の途中部分を換気塔の上端開口に臨ませた状態で、風速が基準速度未満である第1のモードで横風が風道を通過するとともに風速が基準速度以上である第2のモードで横風を捕捉して換気塔内に押し込むように設けた、捕風作用を有する導風装置であって、
上記風道は横方向にほぼ真直ぐ延びており、
上記横風を換気塔へ導く導風部18を、相互に向かい合って風道22を規定する一対の気流案内板20と、少なくとも第2モードにおいてこれら気流案内板の間に在る受風体24とで構成しており、
この受風体24は、横風が風道22を水平に吹き抜けることが可能な第1の位置と、横風を受けるために風道22を遮る第2の位置との間を移動できるように設けている。
少なくとも前述の導風部18とこの導風部の受風体24を動かすための駆動部34とを含む導風装置本体6aを、換気塔4の上端部に取り付け可能に構成するとともに、その駆動部を制御するための制御部38と、この制御部に接続され、建物又は換気塔の周囲の風速或いは空気圧を測定するためのセンサ部36とを具備しており、
このセンサ部が測定した風速或いは空気圧に応じて、受風体24が第1の位置と第2の位置との間を移動するように駆動部を制御することを特徴としている。
上記受風体24は、支軸28の周りを回動することで、第1の位置と第2の位置との間を移行可能な羽根板26で形成している。
上記一対の気流案内板20は、換気塔4の開口部の両側に配置できるように垂直かつ平行に設置するとともに、
上記受風体24は、風道22の方向に長い羽根板26の表裏両面を上下に向けて、この羽根板の中間部を水平な支軸28に支承させ、上記風道22内へ一方向から横風が吹き込んだときには、羽根板26の他方端部が換気塔4の開口部他方縁部側の風道部分を遮蔽し、また、風道22内へ他方向から横風が吹き込んだときには、羽根板26の他方端部が換気塔4の開口部他方縁部側の風道部分を遮蔽するように形成している。
上記羽根板26は水平状態で中間部から湾曲して上外方へ自由端部を突出することで、換気塔の開口部に設置した状態で、この開口部の上端面と羽根板26の裏面の間の風道22の流路巾が羽根板26の中間部で狭まるように形成している。
上記風道22を画成する一対の気流案内板20を基板10の両側から起立するとともに、両気流案内板の上部間に頂板40を横設し、
上記風道22の両端部22a、22bを除く中間部分22c内で、上記基板10に換気塔内部との連通孔12を穿設し、
この連通孔の上方を横切る支軸28を両気流案内板20、20の間に架設し、
この支軸から連結片46を介して閉塞板48を突設してなる受風体24を、支軸周りを回転可能に設けて、
上記閉塞板48は、支軸28回りの回転によって順次、風道22の一方端部22aを閉塞し、連通孔12を閉塞し、或いは風道22の他方端部22bを閉塞するように構成し、
更に上記連通孔12の上部開口を含む基板中間部分上面と、対応する頂板部分下面との一方又は双方に、待避凹部44,45を凹設して、
支軸28回りの回動により閉塞板48を待避凹部44,45内へ収納させることができるように構成している。
上記受風体24は、一対のガイドレール50の間に架け渡され、相互に連結された複数の帯板52からなるシャッターとして、そのガイドレール50に沿って第1の位置と第2の位置との間を線状移動するように構成している。
○導風装置の導風部18を、相互に向かい合う一対の気流案内板20と、これら気流案内板の間を移動可能な受風体24とで形成したから、第2モードにおいて横風を一対の気流案内板20と受風体24とで確実にキャッチして換気塔内へ押し込むことができ、圧力換気の効率を向上させることができる。
○風道を真直ぐ横向きにしたから、横風の風力を削ぐことがなく、第1のモードにおいて建物内の空気を引き上げる誘引効果が期待できる。
○受風体24を回動型の羽根板としたから、換気塔の上方で風道を開閉するように受風体の傾斜を変更させるように形成すればよく、第1位置において受風体を引き込むスペースを確保する必要がなく、装置の構造が簡単となる。
○受風体である羽根板は、一旦傾斜状態となると風向方向から見た見かけ上の面積(見つけ面積)が増大するために傾斜状態をしっかり維持することができ、安定した動作が保障される。
○例えば暴風雨の際には閉塞板48で連通孔12を閉塞するから、連通孔から換気塔4内へ風雨が吹き込むことを防止することができる。
○横風が風道22を素通りする第1のモードにおいては閉塞板48を待避凹部44、45内に収納させることとしたから、導風装置の構造を複雑化させずに閉塞板をコンパクトに組み込むことができるとともに、第1のモードで強風が吹いても閉塞板は予め凹部内へ退避させているので、支軸が損傷したり、閉塞板が飛ばされることを防止できる。
[数式3]M=mLtanθwgL−mLtanθwgL=0
前述の抵抗機構の抵抗モーメントをRとして、風速v(0<v<v1)の外部風が吹いたとすると、羽根体に働くモーメントは次の通りとなる。但しcは風圧係数、αは回転角である。
[数式4]M=∫Ltanθ 0(cρ/2)v2gdL×wL+mLtanθwgL−mLtanθwgL−R
更に風速がv>v1となったときには、
[数式5]M=∫Ltanθ 0(cρ/2)×(v・cosα)2×dLwL−R‘=∫Ltanθ 0(cρ/2)×(v・cosα)2×wL×dL−R‘
但し、R‘は回転時の抵抗モーメントである。
[数式6]Q=αA×[|2{1−(To/Tc) }gH+(Cw−Cc)V2|]0.5
但しCwは居室の窓内の風圧係数、Ccは煙突のトップの風圧係数、Toは外気温(K)、Tcは煙突内部の温度(K)である。なお、Cw=−0.4、Cc=−0.6として計算している。
[数式7]Q=−αA×[|2{1−(To/Tc)}gH+(Cw−Cc)V2}|]0.5
ここでCw=−0.4、Cc=0.8として計算している。
8…基部 10…基板 10a…延長板部
12…連通孔 14A、14B…基板前後端 16…装着筒
18…導風部 20…気流案内板
21…軸受け孔 22…風道 22a、22b…同端部 22c…同中間部
24…受風体 26…羽根板 28…支軸
30…抵抗機構 34…駆動部 36…センサ部 36A…風向風速計
36B、36C…差圧センサ 37A…外気温湿度センサ 37B…降雨センサ
38…制御部 40…頂板
41…ストッパ 42…回動リンク/解除機構 44…第1退避凹部
45…第2退避凹部 46…連結片 48…閉塞板
50…ガイドレール 52…帯板 54…伝動車
B…建物 R…換気対象室 C…廊下
Claims (9)
- 換気口2付き建物から起立する換気塔4の上下端間の空気の密度差による重力換気作用を利用して、建物中の空気を換気塔より排気するとともに換気口から給気することが可能な自然換気システムにおいて、
上記換気塔4の上端に、排気口及び吸気口を兼ねた導風装置6を付設しており、
この導風装置は、横方向に開通する通気路を含み、この通気路の途中部分を換気塔4の上端開口に臨ませて、風速が基準速度未満である第1のモードで横風が通気路を通過するとともに風速が基準速度以上である第2のモードで横風を捕捉して換気塔内に押し込むようにしており、
この導風装置の第1モードと第2モードとの間の切替を、機械的な動力或は風力により行うことが可能に構成されており、
更に上記第2モードにあって、上記導風装置6による横風の押込み力を、少なくとも重力換気作用よりも大とすることで、換気塔4を介して外気を建物へ供気することが可能としたことを特徴とする、換気塔利用式自然換気システム。 - 建物の換気塔の上端に付設できるように設けられ、
横方向に開通する風道を含み、
この風道の途中部分を換気塔の上端開口に臨ませた状態で、風速が基準速度未満である第1のモードで横風が風道を通過するとともに風速が基準速度以上である第2のモードで横風を捕捉して換気塔内に押し込むように設けた、捕風作用を有する導風装置であって、
上記風道は横方向にほぼ真直ぐ延びており、
上記横風を換気塔へ導く導風部18を、相互に向かい合って風道22を規定する一対の気流案内板20と、少なくとも第2モードにおいてこれら気流案内板の間に在る受風体24とで構成しており、
この受風体24は、横風が風道22を水平に吹き抜けることが可能な第1の位置と、横風を受けるために風道22を遮る第2の位置との間を移動できるように設けたことを特徴とする、換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。 - 上記受風体24は、風力により第1の位置と第2の位置との間を移動するように構成したことを特徴とする、請求項2記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。
- 少なくとも前述の導風部18とこの導風部の受風体24を動かすための駆動部34とを含む導風装置本体6aを、換気塔4の上端部に取り付け可能に構成するとともに、その駆動部を制御するための制御部38と、この制御部に接続され、建物又は換気塔の周囲の風速或いは空気圧を測定するためのセンサ部36とを具備しており、
このセンサ部が測定した風速或いは空気圧に応じて、受風体24が第1の位置と第2の位置との間を移動するように駆動部を制御することを特徴とする、請求項2記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。 - 上記受風体24は、支軸28の周りを回動することで、第1の位置と第2の位置との間を移行可能な羽根板26で形成したことを特徴とする、請求項2から請求項4のいずれかに記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。
- 上記一対の気流案内板20は、換気塔4の開口部の両側に配置できるように垂直かつ平行に設置するとともに、
上記受風体24は、風道22の方向に長い羽根板26の表裏両面を上下に向けて、この羽根板の中間部を水平な支軸28に支承させ、上記風道22内へ一方向から横風が吹き込んだときには、羽根板26の他方端部が換気塔4の開口部他方縁部側の風道部分を遮蔽し、また、風道22内へ他方向から横風が吹き込んだときには、羽根板26の他方端部が換気塔4の開口部他方縁部側の風道部分を遮蔽するように形成したことを特徴とする、請求項5記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。 - 上記羽根板26は水平状態で中間部から湾曲して上外方へ自由端部を突出することで、換気塔の開口部に設置した状態で、この開口部の上端面と羽根板26の裏面の間の風道22の流路巾が羽根板26の中間部で狭まるように形成したことを特徴とする、請求項6記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。
- 上記風道22を画成する一対の気流案内板20を基板10の両側から起立するとともに、両気流案内板の上部間に頂板40を横設し、
上記風道22の両端部22a、22bを除く中間部分22c内で、上記基板10に換気塔内部との連通孔12を穿設し、
この連通孔の上方を横切る支軸28を両気流案内板20、20の間に架設し、
この支軸から連結片46を介して閉塞板48を突設してなる受風体24を、支軸周りを回転可能に設けて、
上記閉塞板48は、支軸28回りの回転によって順次、風道22の一方端部22aを閉塞し、連通孔12を閉塞し、或いは風道22の他方端部22bを閉塞するように構成し、
更に上記連通孔12の上部開口を含む基板中間部分上面と、対応する頂板部分下面との一方又は双方に、待避凹部44,45を凹設して、
支軸28回りの回動により閉塞板48を待避凹部44,45内へ収納させることができるように構成したことを特徴とする、請求項4に記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。 - 上記受風体24は、一対のガイドレール50の間に架け渡され、相互に連結された複数の帯板52からなるシャッターとして、そのガイドレール50に沿って第1の位置と第2の位置との間を線状移動するように構成したことを特徴とする、請求項4に記載の換気塔利用式自然換気システム用の捕風作用を有する導風装置。
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