JP5517739B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、屋外の空気を屋内へ導入する換気システムに使用されるフィルタ、接続ダクト、屋外フード及び換気装置に関する。

通常、建物の換気は、換気扇や送風機を用いた機械換気又は建物に設けられた開口部における自然換気によって行われる。機械換気で屋内に給気する場合（第一種換気や第二種換気）、雨水の直接浸入防止を目的とした屋外フードやベンドキャップ等の部材とともに、雨水の浸入や、虫、埃等の侵入抑制を目的としてフィルタが設置されることが多い。

雨水浸入抑制を考える場合、屋外フードやベンドキャップ等により雨水の直接浸入を抑制し、さらに給気用送風機又は換気扇の給気風によって吸い込まれる雨水をフィルタで捕集して雨水の室内浸入を防止する。

フィルタは、材質、厚さ、密度等を選択することにより雨水遮断性能及び圧力損失が決められる。フィルタの材質は不織布などが用いられる。通常、雨水を浸入させてはならない電気室や倉庫のような場所には、フィルタ密度や厚さを大きくして遮断性能を高めたフィルタが用いられる。

また、特許文献１に記載の発明のように、雨水浸入抑制のため室外側ガラリ、防塵用フィルタに加えて、室内側にもガラリを用いた例がある。

特開２００３−６４９６２号公報

特許文献１に記載されているように、室外側ガラリと防塵用フィルタとに加えて室内側にもガラリを備えれば、防塵用フィルタを厚くしたり密度を大きくすることなく雨水浸入抑制効果を高めることが可能である。しかし、室内側にもガラリを設けると、ガラリによって圧力損失が増加してしまうため、送風機の能力を高くしなければならない。このため、送風機の消費電力が増加したり、送風機が大型化したり、それにともなって騒音が増大するなどの問題が生じる。

また、室内側のガラリなどの部品を必要とすることによるコストアップや、ガラリの風路を収めなければならず換気システム全体が大きくなってしまうという問題もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、圧力損失を増大させることなく、雨水浸入抑制効果を高めたフィルタ、接続ダクト、屋外フード及び換気装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、屋外の空気を屋内へ導入する略水平の風路の途中に設置されるフィルタであって、高圧力損失部と、通過する気流の圧力損失が高圧力損失部よりも小さい低圧力損失部とを有し、高圧力損失部が風路の上方に位置し、かつ、低圧力損失部が風路の下方に位置するように風路中に設置されることを特徴とする。

本発明によれば、圧力損失を増大させることなく、雨水の屋内への浸入を抑制できるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る換気システムの実施の形態１の構成を示す図である。 図２は、フィルタから水滴が飛散する状態を示す図である。 図３は、屋外フードを追加した換気システムの構成を示す図である。 図４は、屋内フードを通過してフィルタに到達する雨滴の軌跡の一例を示す図である。 図５は、フィルタ収納部の建物壁側の開口寸法よりも送風機又は換気扇の取り付け側の開口寸法を大きくした換気システムの構成を示す図である。 図６は、本発明に係る換気システムの実施の形態２の要部の構成を示す図である。 図７は、本発明に係る換気システムの実施の形態３の要部の構成を示す図である。 図８は、本発明に係る換気システムの実施の形態４の要部の構成を示す図である。 図９は、本発明に係る換気システムの実施の形態５の要部の構成を示す図である。 図１０は、本発明に係る換気システムの実施の形態６の要部の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る換気システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係る換気システムの実施の形態１の構成を示す図である。実施の形態１に係る換気システムは、フィルタ１、フィルタ収納部２及び給気用送風機又は換気扇３を備える。換気システムは、建物壁４を貫通した吸気口から機械換気を行うために、吸気口に合わせて建物壁４の内側に設置される。フィルタ収納部２は、換気装置としての給気用送風機又は換気扇３と建物壁４の吸気口との風路を接続する接続ダクトであり、虫や埃の侵入及び雨滴の室内浸入を抑制する。フィルタ収納部２内部の風路上には、不織布の繊維又はスポンジ状の材質からなるフィルタ１が備えられている。フィルタ１は、フィルタ収納部２に対して差し込まれて着脱可能に固定されており、フィルタ１の清掃などのメンテナンスを容易に行えるようになっている。

フィルタ１は中央〜上部のフィルタ密度が大きくなっており、下部では、上部の１／２程度のフィルタ密度になっている。これにより、フィルタ１の上部の圧力損失は、フィルタ１の下部の圧力損失よりも高くなっている。すなわち、フィルタ１の上部は高圧力損失部１ａをなしており、フィルタ１の下部は低圧力損失部１ｂをなしている。

給気用送風機又は換気扇３を動作させると、その吸気動作により建物壁４の外の空気が建物壁４の吸気口を通り、フィルタ収納部２の内部を通り、フィルタ１を通過して、建物壁４の内側の部屋に供給される。通過空気中に含まれる虫や埃、雨水などは、フィルタ１を通過する際に除去されるため、これらが部屋の中へ侵入又は浸入することを防止できる。

特に、降雨時の雨水の浸入防止について詳しく説明すると、建物外側を落下する雨水は外風の風圧及び給気用送風機又は換気扇３による給気風圧によって建物内へ吸い込まれ、フィルタ１を通過するときにフィルタ１に付着する。フィルタ１は捕集した雨水を保水するが、保水限界量を超えてしまうと、フィルタ１に保水されている雨水はフィルタ１を通過する給気風の風圧によって水滴となって室内側へ飛散する。このため、フィルタ１の設置箇所からフィルタ収納部２の端部までの距離ａは、水滴の飛散距離よりも大きくする必要がある。

図２は、フィルタ１から水滴が飛散する状態を示す図である。フィルタ１を通過する給気風の風速が全面で一様であると仮定すると、フィルタ１の上部から飛散する水滴ｂは、高い位置から飛び出すため飛散距離が大きく、フィルタ１の下部から飛散する水滴ｄは飛び出す位置が低いため飛散距離が小さくなる。フィルタ１の中央部から飛散する水滴ｃの飛散距離は、水滴ｂの飛散距離と水滴ｄの飛散距離との間となる。

実際には、フィルタ１は、鉛直方向の高い位置、つまり中央〜上部のフィルタ密度が大きいため、フィルタ１の中央〜上部での通過風速は低下する。したがって、フィルタ１の中央〜上部からの水滴の飛散距離は小さくなる。

また、フィルタ１の下部はフィルタ密度が小さいため、中央〜上部よりも通過風速が速くなるが、水滴飛散開始位置が低いため、風速が速くても水滴飛散距離はフィルタ１の中央〜上部から飛散した水滴と同等以下となる。

フィルタ１の中央〜上部のフィルタ密度を大きくさせているが、フィルタ１下部のフィルタ密度を小さくさせているため、フィルタ１全体としての圧力損失は、中央〜上部での圧力損失と下部の圧力損失との平均に抑えられる。

なお、フィルタ１の中央〜上部とは、給気用送風機又は換気扇３の下端よりも概ね上側を指し、フィルタ１の下部とは概ねそれよりも下側を指す。フィルタ１から飛散する水滴は、重力の作用により飛散開始位置よりも下方向へ降下しながら飛散するため、給気用送風機又は換気扇３の下端よりも下側であれば、フィルタ密度を小さくしても飛散した水滴が給気用送風機又は換気扇３の下端を越えて飛ぶことはなく、室内へ到達しない。

上記の構造により、フィルタ１の圧力損失を増大させることなく、雨水浸入抑制効果を高めることができる。

図３は、図１に示した構成にさらに屋外フードを追加した換気システムの構成を示す図である。屋外フード５は、鉛直下方に開口した吸込口を備えており、その内部の風路はＬ字状に曲がっていて、水平方向に設けられた出口側の開口が建物壁４の吸気口を覆うようにして建物壁４の外側に設けられている。屋外フード５は、上方から落ちてくる雨滴が建物壁４の吸気口へ直接浸入することを防止している。しかし、台風などの強風時に外風の風圧によって雨滴が受ける鉛直上向きの力が雨滴に作用する重力よりも大きくなった場合には、雨滴は屋外フード５を通過してフィルタ１に到達し付着することになる。

図４は、屋内フード５を通過してフィルタ１に到達する雨滴の軌跡の一例を示す図である。屋外フード５は、内壁に近い箇所ほど通過する空気の摩擦が大きくなるため、屋外フード５内の風速分布は、給気用送風機又は換気扇３の動作による通常の吸い込み動作時には、摩擦損失が小さい中央部の風速が大きくなる（図４、矢印ｅ）。一方、台風などで強風が吹き込んだ時は、屋外フード５下方から屋外フード５内に入ってくる空気の速度が大きいため、屋外フード５を通過する空気はＬ字状の曲がり部に沿って曲がることができず、屋外フード５内の上部に衝突しながら通過するため、フィルタ１の上部を通過する風速が大きくなる（図４、矢印ｆ）。

強風時に屋外フード５を通過する気流の風速が高くなるフィルタ１の上部は、フィルタ密度が高くなっている。このため、鉛直下方に開口しＬ字状に内部風路が曲がった屋外フード５を外壁側に設置することによって、強風時に通過する空気の風速がフィルタ１の上部で大きくなったとしてもフィルタ１の上部からの水滴飛散距離を小さくできる。すなわち、台風などの強風時でもより効果的に雨水の浸入を防止できる。

なお、フィルタ収納部２の建物壁４側の開口寸法と、送風機又は換気扇３の取り付け側の開口寸法とは同じでなくてもよい。図５は、フィルタ収納部２の建物壁４側の開口寸法よりも送風機又は換気扇３の取り付け側の開口寸法を大きくした換気システムの構成を示す図である。フィルタ収納部２内の風路は、送風機又は換気扇３の取り付け側で上方へ広がっているため、フィルタ１を通過後に給気風の風速は低下する。このため、フィルタ１から飛散する水滴の飛距離が小さくなる。また、送風機又は換気扇３をフィルタ１の鉛直方向の中央よりも高い位置に設置できるため、フィルタ１から飛散した水滴が送風機又は換気扇３まで到達しにくくなる。したがって、このような構成とすることで、雨水浸入抑制の効果をさらに高めることが可能となる。

このように本実施の形態によれば、圧力損失を増加させることなく雨水浸入抑制の効果を高めることができる。したがって、送風機の消費電力の増大を抑えることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明に係る換気システムの実施の形態２の要部の構成を示す図である。本実施の形態においては、フィルタ１は中央〜上部と下部とでフィルタ厚が異なっている。実施の形態１と同様に、フィルタ１の中央〜上部と下部との境目は、概ね給気用送風機又は換気扇３の下端位置である。

水滴飛散距離が大きいフィルタ１の中央〜上部を厚く、水滴飛散距離が小さいフィルタ１の下部を薄くすることにより、実施の形態１と同様の効果が得られる。

実施の形態３．
図７は、本発明に係る換気システムの実施の形態３の要部の構成を示す図である。本実施の形態においては、フィルタ収納部２の中央〜上部ではフィルタ１が２枚重ねて配置されており、フィルタ収納部２の下部ではフィルタ１は１枚だけ配置されている。ここで、フィルタ収納部２の中央〜上部と下部との境目は、概ね給気用送風機又は換気扇３の下端位置である。本実施の形態の構成によっても実施の形態１と同様の効果が得られる。しかも、均一な密度、同じ厚さのフィルタ１をフィルタ収納部２の上部に重ねて配置するだけで良いため、製造コストを低減できる。なお、ここでは、フィルタ収納部２の中央〜上部でフィルタ１を２枚重ねとし、下部のフィルタ１を１枚とした構成を例としたが、フィルタ収納部２の中央〜上部の重ね合わせ枚数が下部での枚数よりも大きければ同様の効果が得られることは言うまでもない。例えば、フィルタ収納部２の中央〜上部ではフィルタ１が３枚、下部ではフィルタ１を２枚としても良い。

実施の形態４．
図８は、本発明に係る換気システムの実施の形態４の要部の構成を示す図である。本実施の形態においては、フィルタ収納部２の中央〜上部にのみフィルタ１が設置されており、フィルタ収納部２の下部には隙間が形成されている。実施の形態３と同様に、フィルタ収納部２の中央〜上部と下部との境目は、概ね給気用送風機又は換気扇３の下端位置である。

本実施の形態に係る換気システムは、フィルタ収納部２の下部に隙間があるため、虫や埃が侵入する可能性があるが、これらの侵入を防止する必要がない場所で使用する場合には、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、フィルタ１の面積を小さくして、材料コストを低減できる。

実施の形態５.
図９は、本発明に係る換気システムの実施の形態５の要部の構成を示す図である。本実施の形態においては、フィルタ１と屋外フード５とは着脱可能に一体化されている。すなわち、鉛直下方に開口した吸込口を備え、内部風路はＬ字状に曲がり、水平方向に開口した出口を備えた屋外フード５と、屋外フード５の出口付近に出口から距離ｇを持って鉛直方向に立てられたフィルタ１とを備えている。フィルタ１の中央〜上部はフィルタ密度が高く、圧力損失が大きくなっている。また、フィルタ１の下部はフィルタ密度が低く、圧力損失は小さくなっている。

フィルタ１と屋外フード５とが一体化されていることにより、設置作業が容易となる。なお、フィルタ１から飛散した水滴が室内に到達する場合には、屋外フード５の出口からフィルタ１までの距離ｇを大きくすることで、室内への水滴の浸入を防止できる。

なお、ここでは実施の形態１と同様の構造のフィルタ１を例としたが、実施の形態２〜４と同様であっても各実施の形態と同様の効果が得られる。

実施の形態６．
図１０は、本発明に係る換気システムの実施の形態６の要部の構成を示す図である。本実施の形態においては、給気用送風機又は換気扇３とフィルタ１とは着脱自在に一体化されている。フィルタ１は、給気用送風機又は換気扇３のオリフィス６に着脱自在に設置されている。フィルタ１の中央〜上部はフィルタ密度が高く、圧力損失が大きくなっている。また、フィルタ１の下部はフィルタ密度が低く、圧力損失は小さくなっている。

給気用送風機又は換気扇３とフィルタ１とが一体化されていることにより、設置作業が容易となる。なお、フィルタ１から飛散した水滴が室内に到達する場合には、オリフィス６の室内側の端からフィルタ１までの距離ｈを大きくすることで、室内への水滴の浸入を防止できる。

なお、ここでは実施の形態１と同様の構造のフィルタ１を例としたが、実施の形態２〜４と同様であっても各実施の形態と同様の効果が得られる。

以上のように、本発明に係るフィルタ、接続ダクト、屋外フード及び換気装置は、圧力損失を増大させることなく、雨水浸入抑制効果を高められる点で有用であり、特に、雨水の浸入が許容されない倉庫や電気室へ設置するのに適している。

１ フィルタ
１ａ 高圧力損失部
１ｂ 低圧力損失部
２ フィルタ収納部
３ 給気用送風機又は換気扇
４ 建物壁
５ 屋外フード
６ オリフィス

Claims (3)

1. 建物壁に設けられた吸気口を介して屋外の空気を屋内へ導入する換気装置であって、
   略水平の風路を有し、該風路が前記吸気口と連通するように前記建物壁の屋内側に設置されるフィルタ収納部と、
   前記風路の前記吸気口と反対側に接続されて、前記屋外から前記屋内へ導入される空気を前記風路内に略水平方向に流す送風機と、
   高圧力損失部と、通過する気流の圧力損失が前記高圧力損失部よりも小さい低圧力損失部とを有し、前記高圧力損失部が前記風路の上方に位置し、かつ、前記低圧力損失部が前記風路の下方に位置するように前記風路中に設置されるフィルタとを備え、
   前記送風機は、前記送風機の下端が前記風路の下端よりも上に位置しており、
   前記低圧力損失部は、前記送風機の下端よりも下に配置されていることを特徴とする換気装置。
2. 前記高圧力損失部は、前記低圧力損失部よりもフィルタ密度が高いことを特徴とする請求項１記載の換気装置。
3. 前記高圧力損失部は、前記低圧力損失部よりもフィルタ厚が厚いことを特徴とする請求項１記載の換気装置。

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