JP5090201B2

JP5090201B2 - 太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟

Info

Publication number: JP5090201B2
Application number: JP2008036896A
Authority: JP
Inventors: 利博西田
Original assignee: 株式会社トーコー
Priority date: 2008-02-19
Filing date: 2008-02-19
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2028-02-19
Also published as: JP2009197392A

Description

本発明は、屋根の上に設置して屋内気と屋外気を換気する換気棟において、太陽電池モジュールにより稼動するファンを用いて換気量を高めるものに関する。

従来の換気棟においては自然換気により屋根の開口部から屋内気を排出、屋外気を流入させていた。この自然換気は暖まった屋内気が上方へ移動することを利用して行われていた。
このような換気棟の換気量を高めるために太陽電池モジュールを用いたファンを使用することがある。（例えば、特許文献１参照）。
また、ファンを換気棟から吊るし下げる位置に配置して換気量を増大させる先行技術も存在する。（例えば特許文献２参照）

従来技術にあたる太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟１０１、２０１を説明する。
図７は、特許文献２に係る先行技術であって、太陽電池モジュール（図示しない）により回動する換気ファン１０２を、換気口１０３より屋内側に吊り下げられた状態で取り付けている換気棟１０１である。
しかし、換気棟を設置する建造物、家屋には各々の野地板の接合部分であり、屋根の頂頭部には棟木が取り付けられている場合がある。この棟木がある場合には換気棟１０１を換気口１０３より吊り下げるとすれば棟木と接触して吊り下げることができないばかりでなく、棟木が邪魔をしてファンが屋内気を送り出すことができない。また、棟木がない場合であってもファン１０２が換気棟１０１より家屋の屋内側に設置されているので、ファン１０２により送り出された屋内気が換気口１０３を全て通らずに換気効率が落ちる。
そこで、棟木があっても換気が適切に行える位置に設置される太陽電池モジュールによるファンを備えた換気棟が必要とされる。

また、図８記載の従来技術は、特許文献１に係る先行技術であって、棟換気装置２０１の内部に換気ファン２０２が設置されているものであり、このファン２０２は太陽電池モジュール２０３によって回動するものである。
しかし、このファン２０２の軸は換気方向と直交する方向に向けられており、ファン２０２の回動による換気が逆方向への換気がなされる可能性がある。そればかりかファン２０２が換気棟の頂上から吊り下げられている設置方式をとっているので、家屋の両側方からの通風による影響を直接受けることになり、設置上安全でない。
そこで、太陽電池モジュールによる換気ファンが適切に換気を促し、しかも取付が強固となり、設置が簡単に行えるものが必要とされる。

特開２００６−３２２２１８号公報（第１頁、第１図）特開２００１−３４９０２７号公報（第１頁、第１図）

特許文献１に係る発明は、ファンの軸方向が屋根開口部から屋内気、屋外気の流入、流出方向と直交する方向になっている。この軸方向のファンを用いることは屋内気の排出、屋外気の流入を阻害する場合もあり、換気量を増大させることはできない。
また、特許文献２に係る発明は、ファンを屋根開口部より屋根側に吊り下げた位置に配置するものであり、ファンの支持が困難であるのみならず、ファンによる屋内気の流出が必ずしも屋根開口部から行われない。

一方、軸流ファンを換気棟の内部に設置して施工業者が簡単に施工できるようにしつつ、屋根開口部の近辺に位置させて効率のよい換気を行わせるようにする必要がある。
しかも、ファンと太陽電池モジュールとを換気棟の中に組み込むことによって、施工業者が電気の知識を有していなくても簡単に施工することができる換気棟が望まれていた。

そこで、本発明に係る太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟にあっては、屋根の頂頭部を開口した開口部と、開口部を覆いつつ屋根上に設置する換気棟において、換気棟内部の開口部上方位置に、前記開口部の開口面に対して垂直方向を軸方向として、太陽電池モジュールにより回動する軸流ファンを備えたものであって、軸流ファンは基板に取り付けられ、基板を開孔したうえで開孔面の上面に取り付けられ、基板の上面に対して垂直方向を軸方向とするファンと、基板を開孔するがファンを取り付けない通風孔、を有し、基板の両側端は、各々延長したうえで折曲した取付面を有するものであって、換気棟は、設置対象建築物の山形屋根の頂付近の野地板及び瓦を開口した屋根開口部上方に設置し、屋根開口部の両側上方位置の換気棟内部には下面接合部分で接合する遮断壁を各々配置し、遮断壁の屋根開口部の傾斜角度と折曲方向が一致する基板の取付面を、この各々の遮断壁の屋根開口部側の面に取り付けることによって基板を固定し、ファンを開口部のすぐ上に設置したことを特徴とするものである。

また、太陽電池モジュールからの電源により発光する発光体を、換気棟内部であって換気棟の排出口付近に取り付けたことが好ましい。

本発明によれば、軸流ファンによる強制換気により、屋内気を強制的に排出するようにして換気効率が高い換気棟を提供することができる。しかも、通風孔が軸流ファン以外に設けられているので、ファンによる換気だけでなく自然換気による換気も併せて行うことができる。
これは、太陽電池モジュールが稼動する昼間はファンによる換気を行うことができ、夜間など太陽電池モジュールが稼動しない時間帯には自然換気によることになる。夜間等はファンの回動による騒音がなくなるという効果がある。
しかも、太陽光エネルギーが相対的に低下する冬場などは、屋内の暖房などにより屋内気の比重は軽くなるのでファンによる強制換気の必要性が低くなる一方、太陽光エネルギーが相対的に高くなる夏場などは屋内の冷房により屋内気の比重は重くなり自然換気が十分に働かなくなるのでファンによる強制換気の必要が高くなる。そこで、太陽光エネルギーに比例するファンの強制換気と自然換気とを組合わせることにより、換気棟の換気効率を高めることが可能になる。

また、ファンと太陽電池モジュールとが換気棟の内部に取り付けられているので、施工業者が電気の知識を有していなくとも簡単に施工ができるようになる。
つまり、基板にファンと通風孔とが取付け、形成されているので、施工業者が基板を換気棟に取り付けるだけで、簡単に施工できる。さらに、換気棟の内部、すなわち換気棟の下面接合部分で接合する遮断壁に基板の取付面を取り付けることで基板を固定する方法により、基板をしっかりと固定することができる。
また、太陽電池モジュールからの電源により発光する発光体を取り付けることにより、外部より太陽電池モジュールが稼動していることを確認でき、確認しながらの施工が可能になるばかりか不良のときに換気棟を解体せずに稼動状態を確認できる。しかも、排出口より内部に取り付けられているために、雨風や浮遊物による破損をできるだけ避けることができる。

また、屋根開口部の近くの通風路にファンを配置し、しかも軸流ファンの軸を通風方向と同一方向に位置させることで、ファンによる換気効率を上げることができる。
つまり、換気棟は屋根開口部、通風路を経由して排出、外気流入を予定しているので、かかる通風路にファンを設置することが換気効率をあげる点で好ましい。しかも、屋根開口部から屋内気を排出することが最も換気上必要となるところ、屋根開口部の上方の軸流ファンの軸方向は開口部の開口面に対して垂直方向であるから、開口面付近では屋内気が通風する経路と軸流ファンの軸方向とは一致することになる。これで軸流ファンの軸方向へ風圧を発生させる性質を利用して屋内気を効率よく換気することが可能になる。

本発明に係る太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟につき、実施するための最良の形態を図面にそって説明する。
図１は本実施例に係る換気棟１の一例を示す断面図であり、図２は従来の太陽電池モジュールによるファンを用いない換気棟を示した断面図である。図３、４は本実施例に係る基板２２を示し、図５、６は本実施例に係る換気棟１全体の斜視図、図７、８は本発明の先行技術を示す断面図である。

本実施例に係る換気棟１を説明する。
換気棟１は図１、図５に示すように、建造物、家屋の野地板２や瓦３を屋根の頂頭から斜め下方へ移動させてできた開口部４の上側に設置する。換気棟１は、外表部１１、外側遮断壁１２、１２、内側遮断壁１３、１３を組合わせることで形成される。外表部１１は上面が山型で、その両側方に複数の第二排出口１６、１６が形成されている。外側遮断壁１２、１２は４回折曲させた板状のもので、カエシ部分１２ａ、１２ａ、上面接合部分１２ｂ、１２ｂ、第２排出口遮断部分１２ｃ、１２ｃ、第１排出口部分１２ｄ、１２ｄ、下面接合部分１２ｅ、１２ｅとからなる。内側遮断壁１３、１３は、２回折曲させた板状のもので、カエシ部分１３ａ、１３ａ、開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂ、下面接合部分１３ｃ、１３ｃとからなる。

これらの組合わせにより、換気棟１が形成される。つまり、上側遮断壁１２、１２のうち上面接合部分１２ｂ、１２ｂを外表部１１の内側上面に、上側遮断壁１２、１２のうち下面接合部分１２ｅ、１２ｅを外表部１１の内側下面にそれぞれ接合する。そして、下側遮断壁１３、１３の下面接合部分１３ｃ、１３ｃを外表部１１の内側下面に接合する。これらの接合により本実施例に係る換気棟１が形成される。なお、接合方法はビス止めするものであるが（図示しない）、溶接等の方法もある。

上記組合わせにより、外表部１１・外側遮断壁１２、１２と内側遮断壁１３、１３との間に通風路１５が確保される。そして、外側遮断壁の第１排出口部分１２ｄ、１２ｄに複数箇所、開孔して第１排出口１４、１４を形成する。また外表部１１の外表面の両側方にも複数箇所、開口して第２排出口１６、１６が形成されている。第２排出口１６、１６が最終の排出口となる。

図２に示すように、そもそも換気棟１は自然換気により行われていた。自然換気は屋内の空気である屋内気ａが暖まり比重が軽くなることを利用して換気される。屋内気ａは、屋根の頂頭部に開口した開口部４を通して換気棟１の内部の通風路１５に入り、第一排出口１４、１４、第二排出口１６、１６を通り、外に排出される。本実施例では図１に示すように自然換気より換気効率を上げるために換気ファン２１を取り付けて、屋内気ｂを強制換気により行うものである。

本実施例にかかる換気棟１には換気ファン２１を設置する。換気ファン２１は、図３に示すように、基板２２に複数箇所取り付けられる。基板２２は長方形状の板で、通風孔２３が開孔されている。通風孔２３は略長方形状の開孔で２×２個を１セットとして基板２２の中央部分と両側方部分に開孔されている。そして、基板２２中央部分の通風孔２３と両側方部分の通風孔２３との間の位置に比較的大きな丸孔を開けて換気ファン２１を取り付けてある。図４に示すように、換気ファン２１の取付は底面側から１つの換気ファン２１ごとに４箇所ビス１７によるビス止めがなされて取り付けられる。
なお、換気ファン２１の取付個数、通風孔２３の個数、形状は設置される換気棟１の大きさ、基板２２の大きさ、長さにより適宜変更される。

換気ファン２１は、軸流ファンを用いる。軸流ファンの軸は基板平面の上下方向と同じ方向になるように取り付けられる。また、図４に示すように、換気ファン２１には制御板２５が取り付けられており、導電線１８を介して太陽電池モジュール５からの太陽電気エネルギーを制御板２５、換気ファン２１に導通させ、換気ファン２１を回動させている。
図１、図５に示すように、太陽電池モジュール５は、パネル状の小型モジュールであり、換気棟１の外表部１１の外側に取り付けられる。山型で両側方に斜面を有する外表部１１の一方の斜面に太陽電池モジュール５は４箇所ビス１７により取り付けられる。図１、図６に示すように、この太陽電池モジュール５から電流を換気ファン２１に送るとともに、太陽電池モジュール５が稼動している場合に発行する発光体である発光ダイオード６を換気棟の外側遮断壁１３の外側遮断壁１２の第２排出口遮断部分１２ｃ、１２ｃの第２排出口側に向けて取り付ける。
これにより、太陽電池モジュール５を用いた換気棟１を組合わせて使用することができ、一体として施工できるので施工業者が電気の知識を有していなくても簡単に設置することが可能になる。また、発光ダイオード６が取り付けられているので、稼動状態を外部、第２排出口１６から確認することが可能になる。

図３、図４に示すように、基板２２は長方形状の板状のものであるが、図１に示すようにその両側を延長させて折曲して取付面２４、２４を形成している。取付面２４、２４の折曲方向は内側遮断壁１３、１３の開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂが垂直方向から若干換気棟内側方向へ傾斜しているところ、この傾斜角度と一致するようにしている。すなわち、内側遮断壁１３、１３の先端部には外気が流入してくるときに雨等の水分が屋内に入ってくるのを防ぐためにカエシ１３ａ、１３ａが設けられ、この流入を防ぐために開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂを若干換気棟内側方向へ傾斜させている。この傾斜する開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂに基板２２を取り付けて、基板を水平方向に保つために、基板２２の取付面２４、２４も開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂの傾斜方向と同一の角度をもって傾斜させている。そして、取付面２４、２４と開口部遮断部分１３ｂ、１３ｂとをビス止め（図示しない）により固定する。
これにより基板２２が取り付けられている状態では基板２２が開口部４の開口面と同じ水平方向に位置するようになり、基板と直交する方向に軸方向を有する換気ファン２１は、開口面に対して垂直方向に軸方向を有することになる。

かかる位置に取り付けることにより、基板２２に取り付けられた換気ファン２１の換気を効率よく上げることが可能になる。
すなわち、換気棟１による換気は、従来、屋内の暖まった比重の軽い空気が上昇することを利用して屋根の頂頭部に開口部を設けて自然換気していたが、換気ファン２１により強制的に換気が可能になる。そのうえ、開口部４のすぐ上に換気ファン２１があることにより換気ファン２１の作用がすぐ開口部に流入する屋内気を吸い上げることにつながり、効率の良い換気が可能になる。
しかも、換気ファン２１は換気棟１に取り付けられているので、施工業者が施工する場合に簡単に施工することが可能になる。

そして、ここに例示する換気棟１による換気は、換気ファン２１による強制換気と通風孔２３による自然換気とを併用していることが特徴である。
つまり、太陽電池モジュール５を利用することにより、昼間は太陽光エネルギーによる換気ファン２１の回動で強制換気をする。太陽がでていない夜間は自然換気をすることにより換気ファン２１の回動音による騒音がなく、穏やかな住宅空間を提供することができる。
しかも、従来の換気棟は屋内の暖まった空気が比重が軽くなり上昇することを利用して自然換気していたが、これは冬場や夜間のように外気より屋内気の温度が高い場合に有効である。一方、夏場や昼間のように外気より屋内気の温度が冷房の使用により低くなる場合には自然換気では十分な換気ができない。そこで、夏場や昼間の太陽光エネルギーが強くなっている時期に太陽電池モジュールによる換気ファンを利用した強制換気をすることが必要となる。
このようにここに例示した換気棟１は、強制換気と自然換気を使い分けることを可能にし、換気効率を高めることができる。

本発明における換気棟の一例を示すもので図５のＡ−Ａ線断面図である。従来の換気棟で、本発明における太陽電池モジュールによるファンを用いなかった場合を示す断面図である。本発明における基板の底面図である。本発明における基板の平面図である。本発明における換気棟の一例を示す斜視図である。図５に示す換気棟のうち、一部を切り欠いた状態を示す斜視図である。太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟の第一先行技術を切断して示す側面図である。太陽電池モジュールによるファンを用いた換気棟の第二先行技術を示す断面側面図である。

１…換気棟
２…野地板
３…瓦
４…開口部
５…太陽電池モジュール
６…発光ダイオード
１１…外表部
１２…外側遮断壁
１２ａ…カエシ部分
１２ｂ…上側接合部分
１２ｃ…第２排出口遮断部分
１２ｄ…第１排出口部分
１２ｅ…下面接合部分
１３…内側遮断壁
１３ａ…カエシ部分
１３ｂ…開口部遮断部分
１３ｃ…下面接合部分
１４…第１排出口
１５…通風部分
１６…第２排出口
１７…ビス
１８…導電線
２１…換気ファン
２２…基板
２３…通風孔
２４…取付片
２５…制御板
１０１…換気棟
１０２…換気ファン
１０３…配気口
２０１…換気棟
２０２…ファン
２０３…太陽電池モジュール

Claims

屋根の頂頭部を開口した開口部と、
開口部を覆いつつ屋根上に設置する換気棟において、
換気棟内部の開口部上方位置に、前記開口部の開口面に対して垂直方向を軸方向として、太陽電池モジュールにより回動する軸流ファンを備えたものであって、
軸流ファンは基板に取り付けられ、
基板を開孔したうえで開孔面の上面に取り付けられ、基板の上面に対して垂直方向を軸方向とするファンと、
基板を開孔するがファンを取り付けない通風孔、を有し、
基板の両側端は、各々延長したうえで折曲した取付面を有するものであって、
換気棟は、設置対象建築物の山形屋根の頂付近の野地板及び瓦を開口した屋根開口部上方に設置し、
屋根開口部の両側上方位置の換気棟内部には下面接合部分で接合する遮断壁を各々配置し、
遮断壁の屋根開口部の傾斜角度と折曲方向が一致する基板の取付面を、この各々の遮断壁の屋根開口部側の面に取り付けることによって基板を固定し、ファンを開口部のすぐ上に設置したことを特徴とする換気棟の換気構造。
太陽電池モジュールからの電源により発光する発光体を、換気棟内部であって換気棟の排出口付近に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の換気棟の換気構造。