JP5096788B2 - 換気システム - Google Patents

Description

本発明は、建物、特に戸建住宅の換気システムに関する。

従来、戸建住宅などの建物の換気は、外気を取り入れる給気口と、建物内の空気を外部へ排出する排気口を設け、送風機などで風を送り込むことで建物内の空気を循環させて行われていた。
しかし、かかる構成によると、例えば冬においては冷気をそのまま建物内に取り入れて換気を行うため、暖房機具等によって建物内を暖めていても建物内の温度を下げてしまい熱エネルギー効率が悪くなるという問題があった。

そこで、例えば、特許文献１に係る発明のように、ダクトの一部に熱交換機を設け、外気と建物内の空気を熱交換させた後に、建物内に空気を送り込む技術が知られている。このような構成によれば、冬においても冷気が建物内に直接入ることがないため、熱エネルギー効率のよい換気を行うことができた。
特開２０００−７４４４６号公報（図１）

しかしながら、ダクトの一部に熱交換機を設置すると、設置コスト及びランニングコストが高くなるという問題があった。また、外気を清浄することなく建物内に取り入れるため、建物内に供給される空気が汚れているという問題があった。
このような観点から本発明は、建物内の熱エネルギーを効率よく利用し、設置コスト及びランニングコストを抑え、清浄な外気を取り入れるとともに建物内の空気も清浄することができる換気システムを提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために本発明は、床下スペースを形成する床下部と居住スペースを有する居住部とを有する建物に設置され、熱交換器を備えていない換気システムであって、前記居住スペースの空気を吸気する吸気手段と、前記吸気手段によって吸い出された空気を循環空気として前記建物内に循環させる循環手段と、前記建物の外気を給気する給気手段と、前記循環空気と前記外気とを混合させる混合手段と、前記混合手段によって混合された空気を清浄する清浄手段と、前記清浄手段によって清浄された空気を前記居住スペースに供給する送風機を備えた供給手段と、を有し、前記吸気手段は、前記居住スペースのうち、空調機によって温度調節された被空調空間の空気を吸気し、前記床下部は、前記給気手段、前記混合手段、前記清浄手段及び前記供給手段を備え、前記建物の床部に、前記清浄された空気を供給する建物内換気流入口を設けたことを特徴とする。

かかる構成によれば、給気手段によって取り入れられた外気と温度調節された循環空気とを混合させた空気を建物内に取り入れて換気することができる。即ち、熱交換機を用いなくても、建物内で暖められた空気又は冷やされた空気を再度居住スペースに取り入れることで、建物内の熱エネルギーを効率よく利用して換気を行うことができる。
また、循環空気と外気を混合した後に、清浄手段によって空気を清浄するため、ホコリや花粉、ダニの死骸、その他外気及び室内由来の不純物を除去した清潔な空気を供給することができる。また、熱交換機を設けず、簡易な構成としたため、設置コスト及びランニングコストを低く抑えることができる。
ここで、吸気手段及び循環手段によって再度建物内へ取り入れられる空気を以下、循環空気ともいう。また、給気手段によって取り入れられた空気を以下、外気ともいう。

また、本発明に係る混合手段は、前記循環空気の流量を調節する循環空気用ダンパーと、前記外気の流量を調節する外気用ダンパーと、を有し、前記循環空気用ダンパー及び前記外気用ダンパーの少なくとも一方を作動させて、前記循環空気と前記外気の混合比を制御する制御装置を有することを特徴とする。

かかる構成によれば、給気用ダンパーと循環空気用ダンパーを制御することによって、混合手段で混合する循環空気と外気の混合比を調節しながら換気を行うことができる。即ち、居住スペースに取り入れる空気の温度調節をしながら換気を行うことができる。

また、前記建物は、前記床下部と、前記居住部と、前記居住部の天井裏スペースを形成する屋根部と、を有し、前記居住部は、前記居住スペースの空気を前記天井裏スペースへ換気する建物内換気手段を備え、前記屋根部は、前記天井裏スペースの空気を建物外へ排気する屋根部排気手段を備え、前記制御装置は、前記居住スペース内の温度を検知する建物内温度センサと、建物外気の温度を検知する建物外温度センサに接続されており、前記建物内温度センサによって検知された温度と、前記建物外温度センサによって検知された温度の温度差が、予め設定された第一設定値になると前記送風機の運転を停止することが好ましい。

かかる構成によれば、例えば冬季において、居住スペースの温度が２５℃、建物外の温度が１０℃となり、建物内外の温度差が１５℃程度になると、建物内の暖かい空気が自然に上方に流れるため、建物内で上昇気流が発生する。これにより、送風機の運転が停止したとしても、建物内換気手段及び屋根部排気手段を介して、建物内の空気が建物外へ排気されると共に、建物内の気圧が下がる。そのため、建物内に気圧を戻そうとする力が働き、床下部から外気が給気されるため、建物内の換気を行うことができる。即ち、このような構成よれば、居住スペースの温度と外気の温度差に応じて自然換気と機械換気を使い分けることができるため、省エネルギー効果を高めることができる。
なお、第一設定値とは、建物内外の温度差を設定した値であって、建物内に上昇気流が生じる温度差などに設定することが好ましい。

また、本発明に係る制御装置は、前記送風機の運転を停止した後、前記建物内温度センサによって検知された前記居住スペースの温度と、前記建物外温度センサによって検知された建物外との温度差が、予め設定された第二設定値になると前記送風機の運転を再開することを特徴とする。

かかる構成によれば、自然換気を行って外気のみを直接取り入れることにより、建物外の温度と居住スペースの温度の差が小さくなると、送風機が再運転する。これにより、建物内の温度を一定の範囲に保ちつつ換気を行うことができる。

本発明に係る換気システムによれば、建物内の熱エネルギーを効率よく利用すると共に、設置コスト及びランニングコストを抑え、建物内の空気を清浄することができる。

本発明の最良の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る換気システムを示した概略構成図である。図２は、本実施形態に係る換気システムの混合手段を示した側面図である。図３は、本実施形態に係る換気システムの制御装置を示した構成図である。図４は、本実施形態にかかる自然換気手段を示した概略構成図である。

換気システム１は、図１に示すように、例えば、ツーバイフォー工法などにより、建物内部が建物外部に対して気密可能に形成された高気密住宅において使用される。住宅Ｔは、布基礎Ｒによって形成された床下スペースｕを有する床下部Ｕと、人が生活する居住スペースｋを有する居住部Ｋと、居住スペースｋの天井裏スペースｙを有する屋根部Ｙと、を備えている。居住スペースｋは、居室Ｓ１、居室Ｓ２、居室Ｓ３及び居間Ｍを有し、中央には図示しない階段等を備えた吹抜け空間Ｄを有する。吹抜け空間Ｄは、一階の床から二階の天井まで連通して形成されている。

換気システム１は、図１に示すように、被空調空間である居室Ｓ１及び居間Ｍと、被空調空間の空気を吸気する吸気手段２と、吸気手段２によって吸い出された循環空気を混合手段５に導く循環手段３と、外気を給気する給気手段４と、前記循環空気と前記外気を混合する混合手段５と、混合手段５によって混合された空気を清浄する清浄手段６と、清浄した空気を建物の各部屋に供給する供給手段７と、を主に備えている。また、混合手段５及び供給手段７は、制御装置１０と電気的に接続されている。

吸気手段２は、図１に示すように、被空調空間である居室Ｓ１及び居間Ｍの空気を吸気するものである。被空調空間とは、居住スペースｋのうち、公知の空調機、暖房器具等によって温度調節されている空間をいう。本実施形態においては、居室Ｓ１及び居間Ｍには、室内の温度を調節することができる空調機Ｐ１，Ｐ２を備えている。居室Ｓ１及び居間Ｍの温度は、例えば、人が快適に暮らせる温度（１８℃〜２４℃）に設定されるのが好ましい。

吸気手段２は、本実施形態においては、居室Ｓ１の天井部ｔ１、居間Ｍの壁部ｔ２に、それぞれ設置された第一吸気口２ａ、第二吸気口２ｂで構成されている。第一吸気口２ａ、第二吸気口２ｂは、公知の吸気口を用いている。第一吸気口２ａは、第一循環ダクト３ａに接続され、第二吸気口２ｂは、第二循環ダクト３ｂに接続されている。

循環手段３は、吸気手段２によって吸い出された空気を循環空気として混合手段５に導くものである。循環手段３は、本実施形態においては、吸気手段２と混合手段５を連結するダクトを用いている。循環手段３は、第一吸気口２ａと混合手段５を連結する第一循環ダクト３ａと、第二吸気口２ｂと混合手段５を連結する第二循環ダクト３ｂとを有する。第一循環ダクト３ａ及び第二循環ダクト３ｂは、本実施形態においては、住宅Ｔの外部に露出して形成されているが、これに限定されるものではなく、天井裏スペースｙ又は天井部ｔ１、壁部ｔ２及び床部ｔ３の内部に配設して住宅Ｔの外部に露出しないように形成してもよい。

給気手段４は、住宅Ｔの外部の空気を住宅Ｔの内部に取り入れるためのものである。給気手段４は、本実施形態においては、布基礎Ｒの側面に設置された給気口４ａと、給気口４ａの周囲に形成され、風雨から給気口４ａを防護するフード４ｂと、給気口４ａと混合手段５を連結する給気ダクト４ｃとを有する。給気口４ａ、フード４ｂ及び給気ダクト４ｃは、例えば公知のものを用いればよい。

混合手段５は、循環空気と外気を混合させるものである。混合手段５は、図２に示すように、本実施形態においては、三枝に分岐された第一分岐チャンバー５ａを用いる。第一分岐チャンバー５ａは、第一循環空気入口部５１、第二循環空気入口部５２及び給気入口部５３からなる３つの入口部と、これらの入口部から連設された一つの出口部５４とを有する。
第一循環空気入口部５１、第二循環空気入口部５２は、それぞれ第一循環ダクト３ａ、第二循環ダクト３ｂに接続されており、給気入口部５３は、給気ダクト４ｃに接続されている。

また、第一循環空気入口部５１、第二循環空気入口部５２及び給気入口部５３には、制御装置１０によって制御可能に形成されたダンパー５５が設置されている。ダンパー５５は、板状体５６と、板状体５６の中央に設置されたモータ５７とを有し、モータ５７を中心に板状体５６が回動可能に形成されている。即ち、ダンパー５５は、板状体５６の開き角度を決定することによって、循環空気又は外気の流入量を調節することができる。第一循環空気入口部５１、第二循環空気入口部５２及び給気入口部５３には、それぞれ第一循環空気用ダンパー５５ａ、第二循環空気用ダンパー５５ｂ及び給気用ダンパー５５ｃが設置されている。
なお、ダンパー５５は、循環空気用ダンパー（第一循環空気用ダンパー５５ａ及び第二循環空気用ダンパー５５ｂ）又は給気用ダンパー５５ｃのうち、どちらか一方を設けるだけでもよい。

清浄手段６は、図１に示すように、混合手段５によって混合された空気の、ゴミ、花粉、煙草の煙、ダニの死骸等の不純物を取り除き、空気を清浄するものである。清浄手段６は、本実施形態においては、フィルターが装着されたフィルター部６ａと、フィルター部６ａから両側に向けて延設された連結ダクト６ｂ，６ｃとを有する。連結ダクト６ｂは、第一分岐チャンバー５ａの出口部５４に接続されており、連結ダクト６ｃは、送風機７ａに接続されている。フィルターは、例えば、公知のフィルターを用いればよい。

供給手段７は、清浄手段６により清浄された空気を居住スペースｋへ供給するものである。供給手段７は、本実施形態においては、送風機７ａと、居住スペースｋに空気を供給する供給ダクト７ｂと、供給ダクト７ｂの途中に設けられた第二分岐チャンバー７ｃと、各部屋の流入口となる建物内換気流入口７ｄと、を有する。

送風機７ａは、空気を居住スペースｋへ送り込む動力となるものである。送風機７ａは、本実施形態においては、公知の送風機を用いており、後記する制御装置１０によって、起動、停止及び送風量等を制御できるように形成されている。第二分岐チャンバー７ｃは、公知の分岐チャンバーであって、送風機７ａから送られてくる空気を分流させるものである。建物内換気流入口７ｄは、居間Ｍ及び居室Ｓ３の床部ｔ３に、上方に向けて開口して設置されている。建物内換気流入口７ｄは、公知の給気口を用いている。
なお、建物内換気流入口７ｄは、天井部ｔ１、壁部ｔ２及び天井部ｔ３にダクトを挿通させて壁面や天井面に設置してもよい。なお、第二分岐チャンバー７ｃは、必ずしも設ける必要は無く、部屋ごとに直接ダクトを連通させてもよい。

また、居室Ｓ３の壁部ｔ２、居間Ｍの壁部ｔ２には、吹抜け空間Ｄに開口して形成された居室換気口３１、居間換気口３２がそれぞれ設置されている。また、居室Ｓ１の壁部ｔ２の下部、居室Ｓ２の壁部ｔ２には、吹抜け空間Ｄに開口して形成された居室給気口３３，３４がそれぞれ設置されている。

また、居室Ｓ１の天井部ｔ１、居室Ｓ２の天井部ｔ１及び吹抜け空間Ｄの天井部ｔ１には、天井裏スペースｙに開口して形成された建物内換気手段８が形成されている。建物内換気手段８は、居住スペースｋの空気を天井裏スペースｙに換気するものである。建物内換気手段８は、本実施形態においては、建物内換気口８（８ａ，８ｂ）を有する。建物内換気口８ａ，８ｂは、例えば、公知の換気口を用いている。
また、屋根部Ｙには、天井裏スペースｙの空気を住宅Ｔ外へ排気する屋根部排気手段３０が形成されている。屋根部排気手段３０は、本実施形態においては、屋根部排気口３０ａが形成されている。屋根部排気口３０ａは、例えば、公知の排気口を用いている。

即ち、前記した構成によれば送風機７ａを作動させなくても、給気手段４から外気を取り入れて、清浄手段６、供給手段７を通過して居住スペースｋの各空間に送り込み、建物内換気手段８及び屋根排気手段３０から自然に換気することもできる。

制御装置１０は、図１及び図３に示すように、送風機７ａ、第一分岐チャンバー５ａ、コントローラ２１及び温度センサ２２に電気的に接続されている。また、制御装置１０は、マイクロコンピュータ等で構成されており、風量調節手段１１ａ、混合比切換手段１１ｂ、自然換気手段１１ｃ及び機械換気再開手段１１ｄが作動するようにプログラムされている。

コントローラ２１は、換気システム１の電源、風量調節手段１１ａ、混合比切換手段１１ｂ、自然換気手段１１ｃ及び機械換気再開手段１１ｄを実行する信号を制御装置１０に送信する部分である。コントローラ２１は、液晶画面を備えた操作パネル（図示省略）に内装されている。操作パネルには、風量調節手段１１ａ、混合比切換手段１１ｂ、自然換気手段１１ｃ及び機械換気再開手段１１ｄの各操作モードが選択できるように（図示省略）が形成されている。

温度センサ２２は、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂとを有する。
建物内温度センサ２２ａは、被空調空間以外の空間の温度を検知するものであって、本実施形態においては、居住スペースｋのうち吹抜け空間Ｄに設置されている。建物外温度センサ２２ｂは、住宅Ｔの外気の温度又は住宅Ｔ内に取り入れた外気の温度を検知するセンサであって、具体的な図示はしないが、例えば壁部ｔ２の外側や給気ダクト４ｃに設置されている。それぞれの温度は、操作パネルの液晶画面に表示されるように形成されている。

風量調節手段１１ａは、送風機７ａの回転数の増減を行い、送風量の調節を行うものである。風量調整手段１１ａは、例えば、風量の少ない「弱風モード」と、風量の多い「強風モード」の二種類のモードが選択可能に形成されている。いずれかのモードを選択すると、送風機７ａに信号が送られて作動するように形成されている。
なお、風量調節手段１１は、１種類又は３種類以上の風量に調節できるように形成してもよい。

混合比切換手段１１ｂは、第一分岐チャンバー５ａに備えられたダンパー５５の開き角度を変えることにより、循環空気流量と外気流量の混合比を可変できるものである。混合比切換手段１１ｂは、例えば、循環空気の流量比率を増加させる「循環空気増モード」及び循環空気の流量比率を減少させる「循環空気減モード」の二種類のモードが操作パネルに形成されている。いずれかのモードを選択することにより、各モータ５７に信号が送信され、ダンパー５５の開き角度が決定される。ダンパー５５の角度は、本実施形態においては、通常、循環空気流量と外気流量の混合比が３：７となるように形成されている。
なお、「循環空気減モード」を選択すると、循環空気と外気の混合比が、２：８程度になるようにダンパー５５の開き角度が調節されることが好ましい。また、「循環空気増モード」を選択すると、循環空気と外気の混合比が、４：６程度になるようにダンパー５５の開き角度が調節されることが好ましい。

自然換気手段１１ｃは、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂの温度差が予め設定した第一設定値になると、自動的に送風機７ａの作動が停止するものである。ここで、第一設定値とは、建物内外の温度差を設定したものである。自然換気手段１１ｃは、「自然換気モード」が操作パネルに形成されており、当該モードを選択した後に、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂで検知された温度差が第一設定値になると、送風機７ａに信号が送信されて、送風機７ａの作動が停止するように形成されている。利用者は、第一設定値を適宜設定して、所望の温度差になった場合に送風機７ａの作動を停止させることができる。

ここで、冬季においては、住宅Ｔ内の温度が上昇し、住宅Ｔ内の温度と住宅Ｔ外の温度との間に一定の差が生じると、住宅Ｔ内で暖められた空気が上方へ流れる上昇気流が生じる。住宅Ｔは、一階床から二階の天井まで連通された吹抜け空間Ｄを備えると共に、屋根部Ｙに屋根部排気口３０ａを備えているため、暖められた空気が上昇して屋根部排気口３０ａから排気される。すると、住宅Ｔ内の圧力が低下するため、住宅Ｔ内の低下した圧力を元に戻そうとする力が働き、新しい外気が給気口４ａから給気される。

従って、第一設定値は、住宅Ｔ内に上昇気流が発生する温度、即ち、住宅Ｔ内の温度と住宅Ｔ外の温度の差が約１５℃以上に設定するのが好ましい。
これにより、自然換気手段１１ｃは、送風機７ａを作動させなくても自然に住宅Ｔ内の空気が循環させて換気することができるため、省エネルギー化を図ることができる。

機械換気再開手段１１ｄは、自然換気手段１１ｃを行った後に、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂの温度差が予め設定された第二設定値になると、自動的に送風機７ａの運転が再開するものである。機械換気再開手段１１ｄは、操作パネルに形成された「機械換気再開モード」が選択された後、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂで検知された温度差が第二設定値になると、送風機７ａに信号が送信されて、送風機７ａが作動するように形成されている。

即ち、自然換気手段１１ｃによって送風機７ａが停止すると、例えば冬においては、居住スペースｋに冷気のみが入って換気が行われるため、居間Ｍ、居室Ｓ３の温度が下がってしまう。
しかし、住宅Ｔの内外の温度差が第二設定値になると送風機７ａの運転が再開し、再び被空調空間の暖かい空気を取り入れて換気を行うことができる。これにより、居住スペースｋを換気しながら、居住スペースｋの温度を一定に保つことができる。
なお、第二設定値は、建物内温度センサ２２ａと、建物外温度センサ２２ｂで検知された温度差を設定するものである。即ち、利用者は、第二温度を設定して、所望の温度差になった場合に送風機７ａの作動を再開させることができる。

第一設定値、第二設定値は、共に温度差を設定するものであったが、温度を設定して、送風機７ａの停止、作動を実行させるものであってもよい。

次に、以上のような換気システム１の作用効果について、住宅Ｔ内の温度及び住宅Ｔ外の温度が、当初共に５℃である場合を想定して説明する。
まず、利用者は、操作パネルの電源を押して、送風機７ａを作動させる。また、居室Ｓ１及び居間Ｍの少なくとも一方の空調機Ｐ１，Ｐ２を作動させて、居室Ｓ１又は居間Ｍ内の温度を上昇させる。居室１及び居間Ｍは、約２０℃で温度調節がなされているものとする。

送風機７ａが作動すると、第一吸気口２ａ及び第二吸気口２ｂに吸い込む力が作用するため、居室Ｓ１又は居間Ｍ内の暖められた空気は室外へ吸気される。そして、吸気された空気は、それぞれ第一循環ダクト３ａ、第二循環ダクト３ｂを通って循環空気として第一分岐チャンバー５ａへ流入する。一方、給気口４ａから外気が流入し、第一分岐チャンバー５ａへ流入し、循環空気と外気が混合される。
混合された空気は、フィルター部６ａを通って清浄された後、送風機７ａによって供給ダクト７ｂ、建物内換気流入口７ｄを介して居室Ｓ３及び居間Ｍに供給される。

このようにして、供給された空気は、居室Ｓ１又は居室Ｓ２によって暖められた空気を一旦居室Ｓ１、居間Ｍ外に排出した後に、再度居住スペースｋに取り入れて、空気を換気している。これにより、冷たい外気（温度５℃）のみを直接取り入れるよりも、居室Ｓ１又は居間Ｍで暖められた循環空気（温度２０℃）を混合させて居住スペースｋに供給するため、居住スペースｋの温度の低下を防ぎながら換気を行うことができる。即ち、熱交換機を用いなくても、住宅Ｔ内で得られた熱エネルギーを循環させて、効率よく換気を行うことができる。

さらに、居間Ｍ、居室Ｓ３に流入した空気は、居室換気口３１、居間換気口３２から室外へ換気され、吹抜け空間Ｄ、居室給気口３３，３４を介して居室Ｓ１，Ｓ２に流入することで、空気を循環させて換気することができる。

＜混合比切換手段＞
次に、混合比切換手段１１ｂの作用効果について具体的に説明する。混合比切換手段１１ｂは、循環空気流量と外気流量の混合比を調節することで、換気をしながら居住スペースｋ内の温度調節を行うことができる。
即ち、居住スペースｋの温度を下げたい場合は、外気（例えば、約５℃）を多く取り入れて、換気をしながら居間Ｍの温度を下げることができる。この場合は、操作パネルで「循環空気減モード」を選択することで、第一循環空気用ダンパー５５ａ及び第二循環空気用ダンパー５５ｂの開き角度が絞られ、第一循環空気用入口部５１及び第二循環空気入口部５２における循環空気の流入量が抑えられる。これにより、外気の混合比が高まり、供給される空気の温度を下げることができる。

一方、居住スペースｋの温度を上げたい場合は、循環空気（例えば、約２５℃）を多く取り入れて、換気をしながら居間Ｍの温度を上げることができる。この場合は、「循環空気増モード」を選択することで、給気用ダンパー５５ｃの開き角度が絞られると共に、第一循環空気用ダンパー５５ａ及び第二循環空気用ダンパー５５ｂの開き角度が開放される。これにより、循環空気の流入量が増えるため、暖かい空気を多く循環させることができる。これにより、建物Ｔ内で得られた熱エネルギーを有効に利用することができる。

＜自然換気手段・機械換気再開手段＞
次に、自然換気手段１１ｃ及び機械換気再開手段１１ｄの作用効果について具体的に説明する。自然換気手段１１ｃは、図４に示すように、住宅Ｔ内において発生する上昇気流Ｊを利用して、自然換気を行うものである。
まず、「自然換気モード」を選択し、送風機７ａの運転を停止させる第一設定値（建物内外の温度差）を、例えば１５℃に設定する。また、「機械換気再開モード」を選択し、送風機７ａの運転を再開させる第二設定値（建物内外の温度差）を、例えば１１℃に設定する。

そして、換気システム１を作動させて、例えば、住宅Ｔ外の温度が５℃、吹抜け空間Ｄの温度（建物内温度センサ２２ａ）が２０℃になると、両者の温度差が第一設定値の１５℃になるため、送風機７ａの作動が停止する。この際、図４に示すように、住宅Ｔ内に上昇気流Ｊが発生するため、居住スペースｋ内の空気は、居室Ｓ１〜Ｓ３、居間Ｍ及び吹抜け空間Ｄに形成された居室換気口３１、居間換気口３２、居室給気口３３，３４、建物内換気口８ａ，８ｂから上方に向かって流れて行き、屋根部排気口３０ａから住宅Ｔの外部へ排気される。
これにより、住宅Ｔの内部の気圧が下がるため、住宅Ｔ内の圧力を戻そうとする力が働き、床下部Ｕに形成された給気口４ａから外気が流入される。流入された外気は、フィルター部６ａ、送風機７ａに流入して、建物内換気流入口７ｄから居室Ｓ３、居間Ｍに流入され、同じように上昇気流Ｊに乗って、循環し換気される。

しかし、自然換気を続けると、外気（温度約５℃）のみが居室Ｓ３、居間Ｍに入り続けるため、各空間の温度も下がり続ける。そして、吹抜け空間Ｄの温度（建物内温度センサ２２ａ）が１６℃になると、住宅Ｔ外の温度と、吹抜け空間Ｄの温度差が第二設定値の１１℃になるため、送風機７ａの運転が再開する。これにより、暖かい温度の循環空気が再び混合されて換気されるため、居住スペースｋの温度の下降を防ぐと共に、温度を一定の範囲に保ちながら換気を行うことができる。

次に、換気システム１の作用効果について、住宅Ｔ内の温度及び住宅Ｔ外の温度が、当初共に３０℃である場合を想定する。
まず、利用者は、操作パネルの電源を押して、送風機７ａを作動させる。また、居室Ｓ１及び居間Ｍの少なくとも一方の空調機Ｐ１，Ｐ２を作動させて、居室Ｓ１又は居間Ｍ内の温度を低下させる。居室１及び居間Ｍは、約２３℃で温度調節がなされているものとする。すると、第一分岐チャンバー５ａにおいて、２３℃の循環空気と、３０℃の外気が混合されて、居住スペースｋに供給される。

これにより、外気（温度３０℃）に、居室Ｓ１又は居間Ｍで冷やされた空気（温度２３℃）を混合させて居住スペースｋに供給できるため、居住スペースｋの温度の上昇を抑制しながら換気することができる。即ち、熱交換機を用いなくても、住宅Ｔ内で得られた熱エネルギーを循環させて、効率よく換気を行うことができる。

以上説明したように、換気システム１によれば、外気と、温度調節された循環空気とを混合させた空気を住宅Ｔ内に取り入れて換気することができる。即ち、熱交換機を用いなくても、住宅Ｔ内で暖められた空気又は冷やされた空気を再度居住スペースｋに取り入れることで、建物内の熱エネルギーを効率よく利用して換気を行うことができる。

ここで、居住スペースｋのうち、例えば、居間Ｍや吹抜け空間Ｄ等の大空間を有する場合、当該空間の熱効率が悪いという問題があった。しかし、換気システム１によれば、このような大空間に被空調空間の循環空気を供給することで、熱エネルギーを効果的に利用することができる。また、建物内換気流入口７ｄを床部ｔ３に設けるため、暖かい空気を供給する場合は、足元から暖めることができる。

また、外気と循環空気を混合した後に、フィルター部６ａにより空気を清浄するため、ホコリや花粉、ダニの死骸、その他の不純物を除去した清潔な空気を供給することができる。
ここで、居住スペースｋの汚染物質を除去する場合には、可能な限り換気量を増大させることが望ましい。しかしながら、真冬や真夏など、住宅Ｔの内外の温度差が大きい場合には、換気量を増やして清浄性を高めるほど、住宅Ｔの熱エネルギーを損失するものであった。しかし、換気システム１によれば、換気を増大させても、熱エネルギー損失を抑制することができる。

また、本実施形態においては、温度センサ２２が吹抜け空間Ｄに設置されているので、
吹抜け空間Ｄで上昇気流が発生する温度を的確に検知して自然換気手段１１ｃを行うことができる。
また、熱交換機を設けず、簡易な構成としたため、設置コストにおいては約５割、ランニングコストにおいては約６割低く抑えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜設計変更をすることができる。
たとえば、本実施形態においては、居室Ｓ１、居間Ｍに空調機Ｐ１，Ｐ２を設置したが、居室Ｓ２、居室Ｓ３及び吹抜け空間Ｄにも空調機を設置すると共に、居室Ｓ２、居室Ｓ３及び吹抜け空間Ｄにも吸気手段２及び循環手段３を設けてもよい。これにより、居住スペースｋの全ての空間の循環空気を利用して換気することができる。

また、本実施形態においては、制御装置１０を用いてダンパー５５の開き角度を制御することで循環空気と外気の混合比率を調節する構成としたが、制御装置１０を設けなくてもよい。即ち、ダンパー５５の開き角度を固定した上で、計算により循環空気及び外気の流量を決定し、循環空気と外気の混合比率を調節してもよい。これにより、より簡易かつ低コストで換気システムを設置することができる。

また、建物内換気流入口７ｄは、本実施形態においては、居室Ｓ３、居間Ｍに設置したが、天井部ｔ１、壁部ｔ２にダクトを配設して、居室Ｓ１及び居室Ｓ２に設置してもよい。また、建物内換気流入口７ｄの設置箇所、設置数は、本実施形態に限定されるものではなく、例えば、天井部ｔ１や壁部ｔ２に複数個設置してもよい。また、循環手段３は、本実施形態においては、各吸気手段２ａ，２ｂと混合手段５とを個別にダクトで連結したが、途中で一本に合流させてもよい。

また、ダンパー５５は、本実施形態においては、板状体５６の開き角度によって空気の流量を調節できるように形成したが、板状体を固定してダクトの口径によって流量を調節してもよい。
また、混合手段５、清浄手段６及び供給手段７は、本実施形態においては、床下部Ｕに設置したが、屋根部Ｙに設置してもよい。

本実施形態に係る換気システムを示した概略構成図である。 本実施形態に係る換気システムの混合手段を示した側面図である。 本実施形態に係る換気システムの制御装置を示したチャート図である。 本実施形態にかかる自然換気手段を示した概略構成図である。

符号の説明

１ 換気システム
２ 吸気手段
３ 循環手段
４ 給気手段
５ 混合手段
６ 清浄手段
７ 供給手段
８ 建物内換気手段
１０ 制御装置
１１ｂ 混合比切換手段
１１ｃ 自然換気手段
１１ｄ 機械換気再開手段
２２ 温度センサ
５５ａ 第一循環空気用ダンパー
５５ｂ 第二循環空気用ダンパー
５５ｃ 給気用ダンパー
Ｄ 吹抜け空間
Ｋ 居住部
ｋ 居住スペース
Ｕ 床下部
ｕ 床下スペース
Ｙ 屋根部
ｙ 天井裏スペース

Claims (4)

1. 床下スペースを形成する床下部と居住スペースを有する居住部とを有する建物に設置され、熱交換器を備えていない換気システムであって、
   前記居住スペースの空気を吸気する吸気手段と、
   前記吸気手段によって吸い出された空気を循環空気として前記建物内に循環させる循環手段と、
   前記建物の外気を給気する給気手段と、
   前記循環空気と前記外気とを混合させる混合手段と、
   前記混合手段によって混合された空気を清浄する清浄手段と、
   前記清浄手段によって清浄された空気を前記居住スペースに供給する送風機を備えた供給手段と、を有し、
   前記吸気手段は、前記居住スペースのうち、空調機によって温度調節された被空調空間の空気を吸気し、
   前記床下部は、前記給気手段、前記混合手段、前記清浄手段及び前記供給手段を備え、
   前記建物の床部に、前記清浄された空気を供給する建物内換気流入口を設けたことを特徴とする換気システム。
2. 前記混合手段は、
   前記循環空気の流量を調節する循環空気用ダンパーと、
   前記外気の流量を調節する外気用ダンパーと、を有し、
   前記循環空気用ダンパー及び前記外気用ダンパーの少なくとも一方を作動させて、
   前記循環空気と前記外気の混合比を制御する制御装置を有することを特徴とする請求項１に記載の換気システム。
3. 前記建物は、前記床下部と、前記居住部と、前記居住部の天井裏スペースを形成する屋根部と、を有し、
   前記居住部は、前記居住スペースの空気を前記天井裏スペースへ換気する建物内換気手段を備え、
   前記屋根部は、前記天井裏スペースの空気を建物外へ排気する屋根部排気手段を備え、
   前記制御装置は、
   前記居住スペース内の温度を検知する建物内温度センサと、建物外気の温度を検知する建物外温度センサに接続されており、
   前記建物内温度センサによって検知された温度と、前記建物外温度センサによって検知された温度の温度差が、予め設定された第一設定値になると前記送風機の運転を停止することを特徴とする請求項２に記載の換気システム。
4. 前記制御装置は、前記送風機の運転を停止した後、
   前記建物内温度センサによって検知された前記居住スペースの温度と、前記建物外温度センサによって検知された建物外との温度差が、予め設定された第二設定値になると前記送風機の運転を再開することを特徴とする請求項３に記載の換気システム。

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