JP6035640B2 - 省エネルギーのための換気壁体システム - Google Patents

Description

本発明は、空気通路を通過した外気を伝熱式熱交換器に供給する換気壁体システムに係り、さらに詳しくは、建築物の壁体に空気通路を形成し、この空気通路と全熱交換部を連結して冬場に室外から流れ込む空気がこの空気通路において１次的に加熱された状態で全熱交換部に流れ込むようにして、室内及び室外間の湿度差による結露現象を防ぐことができ、しかも、省エネルギーを図ることのできる壁体システムに関する。

一般に、室内空気を換気させる方法としては、窓を開いて室外空気を流れ込ませる自然換気法と、送風機などを用いる強制換気法が挙げられる。

中でも、自然換気法は、外部空気を自然に流れ込ませるというメリットはあるが、冬場には冷気が流れ込み、夏場には高温の空気が流れ込んで冷暖房し難いという欠点がある。

また、最近には、冷暖房効率を向上させるために建築物に窓を施工しないか、あるいは、建築物に固定窓を設ける場合が多く、このため、室内の気密度が高くなって通常の自然換気法では衛生上必要な最少の換気量を確保し難く、この理由から、ダクトと連結される換風機を天井に設けて強制的に循環させる強制換気法が用いられている。

しかしながら、このような強制換気法は、一日中換風機を稼動するため電気の消耗量が多く、騒音が発生するという問題があり、大型の建築物の場合に各階ごとにダクト工事が行われるため施工し難く、これに伴い、さらなる施工費がかかるという問題がある。

加えて、近年、排気される空気中の熱を回収して給気に伝える伝熱式熱交換器が配設される。いわゆるレキュペレータとも呼ばれるこの伝熱式熱交換器は、石綿、アルミニウム、ナイロンなどを蜂の巣状に積み重ねたような構造を有し、中央の回転軸がモーターと連結されて回転する回転式及び直交流式の停止式熱交換機がある。

ところが、酷寒期には外部から流れ込む外気の温度と室内空気の温度との差が高過ぎるため、たとえ伝熱式熱交換器において熱交換が行われるとしても、伝熱式熱交換器の内部はもとより、室内の壁面に結露現象が発生するという問題がある。なお、このような温度差はコールドドラフト現象の原因となり、居住者に不快感を与えるという問題がある。

本発明は、このような上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、壁体の中央に空気通路を設け、これと伝熱式熱交換器を連結して、外気が空気通路を通過しながら１次的に加熱されるようにして、冬場における室内及び室外間の空気の温度差による結露現象及びコールドドラフト現象を防ぐことのできる省エネルギーのための換気壁体システムを提供するところにある。

本発明の他の目的は、外気が空気通路を通過しながら１次的に加熱された状態で伝熱式熱交換器に流れ込み、この伝熱式熱交換器において２次的に加熱された後に室内に流れ込むようにして、冬場における室内の熱ロスを極力抑えて省エネルギーを図ることができ、しかも、空気通路において自然対流方式により空気が循環されるようにして、空気の循環に必要な別途の動力が不要になる省エネルギーのための換気壁体システムを提供するところにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、外気を流れ込ませて室内空気を換気させる壁体であって、天井と床面との間に施工される壁体の内部の中央に外気を流れ込ませて室内を換気させる空気通路を備え、この空気通路と連結される伝熱式熱交換器が配設され、伝熱式熱交換器が、流れ込む外気を加熱して室内に供給するように構成されたものであり、冬場に空気通路に流れ込んだ外気は室内空気と熱交換が行われて１次的に加熱され、この外気が伝熱式熱交換器に流れ込んで再び加熱されて室内に流れ込むようにすることを特徴とする省エネルギーのための換気壁体システムを提供する。

本発明によれば、第一に、冬場に外気を流れ込ませて室内換気を行うが、壁体に形成される空気通路において１次的に加熱され、この空気が再び伝熱式熱交換器において２次的に加熱されて室内の空気温度とほとんど同じ温度を有する外気を流れ込ませることにより、室内温度が奪われる虞がなく、これにより、省エネルギーが図れる。

第二に、本発明によれば、冬場に室内空気とほとんど同じ温度の空気を流れ込ませることにより、室内温度を保存することができ、しかも、不要な暖房エネルギーのロスを抑えることができる。

図１は、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムの断面図である。 図２は、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムの拡大断面図である。 図３は、本発明に適用される壁体の要部拡大図である。

以下、添付図面に基づき、本発明の好適な実施形態による省エネルギーのための換気壁体システムについて詳細に説明する。

まず、図１は、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムの断面図であり、図２は、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムの拡大断面図であり、図３は、本発明に適用される壁体の要部拡大図である。

本発明の好適な実施形態による省エネルギーのための換気壁体システムについて説明するに先立って、本発明による壁体１００は、一般家庭はもちろん、工場、マンション及び各種の建築物に適用可能であり、これらに加えて、正圧方式及び負圧方式の室内換気法に適用可能である。

このような本発明による省エネルギーのための換気壁体システムは、内部に空気通路を有する壁体と、この壁体を通過した外気を室内空気と同じ温度に加熱して室内に供給する伝熱式熱交換器と、を備える。

まず、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムにおける壁体１００は、図示のごとく、左右側の断熱材１４０の間に空気通路１２０が形成され、この断熱材１４０の外側面に内装材１６０及び外装材１６２が形成される。なお、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムにおける壁体１００には、壁体の強度を補強して維持する構造面体１８０がさらに配設される。

もちろん、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムにおける壁体１００は、単なる一実施形態に過ぎず、他の構造を有していてもよいが、少なくとも壁体の内側に空気通路が設けられる必要がある。

前記空気通路１２０は、壁体１００の内部の全体に亘って形成されてもよいが、好ましくは、複数の前記空気通路１２０が所定の幅をもって等間隔に配置されてもよい。

前記断熱材１４０は、ポリウレタン、発泡スチロール（ＥＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フェノール基板及び木毛断熱材よりなる群から選ばれるいずれか一種であってもよく、他の形状及び材質を有する断熱材であってもよい。

また、前記断熱材１４０は、壁体１００の中央に空気通路１２０が設けられるように左右側に形成され、上部及び下部に、水平に外気が流れ込む入口側１２２と、加熱された空気を伝熱式熱交換器２００に導く出口側１２４と、が設けられ、この空気通路１２０は、略

状を呈する。

ここで、本発明は、空気を下方から流れ込ませて熱伝導により加熱された空気が高密度化しながら上昇して上部の出口側を介して室内に流れ込む自然対流方式を基本とするが、必ずしもこのような構造をとる必要はない。

これは、施工地域の環境若しくは換気設計に応じて、これとは逆の場合もあり、送風ファンを用いた強制換気にも適用可能である。このため、本発明による省エネルギーのための換気壁体システムにおける入口側及び出口側の位置はいつでも変更可能である。

前記断熱材１４０の外側面に貼り付けられる内装材１６０及び外装材１６２は壁体を補強し、室内及び室外の見栄えをよくするものであり、本発明においては、前記内装材及び外装材は、石膏ボード、合板、配向性ストランドボード（ＯＳＢ）、金属、非金屬及び木材よりなる群から選ばれるいずれか一種又は２種以上の組み合わせである。

前記内装材１６０及び外装材１６２のそれぞれには、前記入口側１２２及び出口側１２４と連通する孔が形成される。まず、外装材１６２の下部には、前記入口側１２２と連通して外気を流れ込ませる流入孔１６２ａが穿孔され、内装材１６０の上部には、出口側１２４と連通する通孔１６０ａが形成される。

前記内装材１６０及び外装材１６２は、石膏ボード、合板、配向性ストランドボード（ＯＳＢ）、金属、非金屬及び木材よりなる群から選ばれるいずれか一種以上であり、これらの内装材１６０及び外装材１６２と断熱材１４０との間には、壁体の強度を補強する構造面体１８０が設けられる。

前記構造面体１８０は、セメントボード、木毛ボード、マグネシウムボード、合板及び配向性ストランドボード（ＯＳＢ）よりなる群から選ばれるいずれか一種であり、複数枚が配設されてもよい。

前記伝熱式熱交換器２００は、前記空気通路１２０の出口側１２４と連結可能なように連通管２２０を有し、室内空気を外部に排出して空気を循環させる排気管２４０を備える。

前記伝熱式熱交換器２００は、必要に応じて、回転式若しくは固定式で構成され、内部に複数枚が積み重ねられた熱交換板が配設されて排気される室内空気から熱を奪って給気側に送るようになっており、連通管２２０を通過して熱交換板に流れ込む外気をこの熱で加熱して室内に供給し、排気管を介しては室内空気を排出する。

すなわち、冬場に室内暖房が行われると、高密度の高温の空気が上部に移動して天井に設けられた伝熱式熱交換器２００を介して外部に排出される。このとき、伝熱式熱交換器は、排気される室内空気の７０〜８０％を奪って流れ込む外気を加熱するのである。

一方、本発明の他の実施形態として、前記熱交換部２００にフィルタを設けることが考えられる。これは、外部から流れ込む埃及び各種の異物を除去して室内への流れ込みを防ぐためである。

次に、このような構成を有する本発明による省エネルギーのための換気壁体システムを用いた換気過程について説明する。

冬場にボイラーを稼動して室内暖房が行われると、室内空気が加熱される。この高温の空気の一部は壁体１００に伝わって本発明においては外気を加熱し、残りの空気は温度が次第に上昇しながら天井まで移動する。天井まで移動した空気は、排気管２４０を介して外部に排出されるが、このとき、伝熱式熱交換器２００は、空気中に含まれている熱を奪って外気が流れ込む給気側に送る。

例えば、回転式の伝熱式熱交換器は、中央の回転軸を中心として上側に室内空気が排気され、下部に外気が流れ込む経路を有するようにダクトが配設される。

上部の排気経路を介して室内空気が抜け出ると熱を奪い、モーターがこれを下部の外気流入経路に回転させて外気を加熱して室内に流れ込ませるようになっている。

本発明においては、前記伝熱式熱交換器２００に流れ込む外気を空気通路１２０において加熱し、１次的に加熱された外気を伝熱式熱交換器に流れ込ませている。

すなわち、室内空気により加熱された壁体に外気が接触しながら熱交換が行われ、熱交換の行われた外気は温度が上昇した状態で伝熱式熱交換器に流れ込むことにより、さらに高い温度の空気が室内に流れ込むようにする。

１０ 建築物
１００ 壁体
１２０ 空気通路
１４０ 断熱材
１６０ 内装材
１６２ 外装材

Claims (4)

1. 外気を流れ込ませて室内空気を換気させる壁体であって、
   天井と床面との間に施工される壁体の内部の中央に外気を流れ込ませて室内を換気させる空気通路を備え、前記空気通路と連結される伝熱式熱交換器が配設され、前記伝熱式熱交換器が、流れ込む外気を加熱して室内に供給するように構成されたものであり、
   冬場に前記空気通路に流れ込んだ外気は室内空気と熱交換が行われて１次的に加熱され、この外気が前記伝熱式熱交換器に流れ込んで２次的に加熱されて室内に流れ込むようにする、省エネルギーのための換気壁体システムであって、
   前記空気通路は、前記壁体の内部に配設される左右側の断熱材の間に設けられ、
   前記左右側の断熱材の外側面のそれぞれに内装材及び外装材が配設され、
   前記空気通路に、外気を流れ込ませる入口側と、室内空気と熱交換が行われて加熱された空気を室内に供給する出口側と、が設けられ、
   前記空気通路は、上部に出口側が設けられ、かつ、下部に入口側が設けられる
   

   

   状を呈することを特徴とする省エネルギーのための換気壁体システム。
2. 前記断熱材は、ポリウレタン、発泡スチロール（ＥＰＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フェノール基板及び木毛断熱材よりなる群から選ばれるいずれか一種であることを特徴とする請求項１に記載の省エネルギーのための換気壁体システム。
3. 前記内装材及び外装材は、石膏ボード、合板、配向性ストランドボード（ＯＳＢ）、金属、非金屬及び木材よりなる群から選ばれるいずれか一種又は２種以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１に記載の省エネルギーのための換気壁体システム。
4. 前記伝熱式熱交換器は、中央の回転軸がモーターと連結されて回転する回転式及び固定式のうちのいずれか一方であることを特徴とする請求項１に記載の省エネルギーのための換気壁体システム。

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