JP6557059B2 - 自然換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、集合住宅やオフィスビルなどの建物において、外気を取り入れるために設けられる自然換気装置に関するものである。

オフィスビルなどの建物では、窓の開閉ができない構造が多く採用されており、それに応じて空調設備による強制換気方式が採用されていた。かかる強制換気方式にあっては、空調設備の稼働コストがかかるうえに、空調ムラによって換気が不十分になったりする虞があった。この対策としては、例えば特許文献１に示すように、自然換気を利用した換気装置が提案されている。

その特許文献１の換気装置では、建物の内外に連通する換気用箱体内にダンパーを配置しており、そのダンパーが換気用箱体内に流れ込む外気（自然風）の風速（流量）に応じて揺動することで、建物内に流れ込む外気を制限している。

また、特許文献１の自然換気装置では、前記換気用箱体内に所定以上の風速の外気（強風）が流れ込んだときには、ダンパーが揺動して換気用箱体内の外気の流路を閉鎖している（特許文献１の段落００３１参照）。

特開平８−２４６５７０号公報

特許文献１の換気装置では、前述のように強風が流れ込んだときにダンパーが換気用箱体内の外気の流路を閉鎖（遮断）するために、その状態では外気が建物内にほとんど流れ込まないことになる。そのため、例えば強風が吹き続いている際には、建物内をほとんど換気できないといった問題があった。

本発明は、かかる不都合を解決することを目的とするものであり、建物の内方に強風が吹き込むことを抑えながら、その強風の際でもある程度の換気が可能な自然換気装置を提供することにある。

本発明は、前記不都合を解決するものであり、外気を建物の外方から当該建物の内方へ導くための自然換気装置１であって、建物の内方へ流れる外気の流量を調節するための換気調節ユニット２を有していて、換気調節ユニット２は、建物の内方へつながる通気口４を形成している支持板１７と、支持板１７の通気口４に臨んでいて外気の流量に応じて通気口４に近づきまたは通気口４から離れるフラップ２０と、支持板１７に取り付けていて支持板１７の通気口４に近づく方向に移動するフラップ２０を受け止めるための第１緩衝体２１とを有しており、第１緩衝体２１は、支持板１７の通気口４に沿って複数に分割した状態で配置していて、外気によってフラップ２０が支持板１７の通気口４に近づく方向に移動して第１緩衝体２１に当接した際に、外気が第１緩衝体２１どうしの間隙を通って支持板１７の通気口４へ流れることを特徴とするものである。

ここでは、支持板１７の通気口４が建物の内方へ直接つながる場合や当該通気口４を開閉する開閉ユニット５などを介してつながる場合などが該当する。換気調節ユニット２は、ダクト３などを介して建物の外方へつながる場合などが該当する。そのダクト３などを介する場合には、例えば、支持板１７をダクト３などの建物の内方側の開口に配置して、外気がダクト３などおよび支持板１７の通気口４を介して建物の内方へ流れるようにすることになる。第１緩衝体２１には、硬質ゴムや弾性ゴムなどが含まれる。

また、フラップ２０は、支持板１７に対して平行移動して通気口４に近づきまたは通気口４から離れる場合や、支持板１７に対して揺動自在に支持された状態で揺動して通気口４に近づきまたは通気口４から離れる場合などが該当する。フラップ２０が第１緩衝体２１に当接したときには、フラップ２０および第１緩衝体２１によって外気が支持板１７の通気口４へ流れることが抑えられる一方で、外気の一部が第１緩衝体２１どうしの間隙を通って支持板１７の通気口４へ流れるが、第１緩衝体２１どうしの間隙以外の隙間などからも外気の一部が支持板１７の通気口４へ流れる場合を含んでもよい。

具体的には、第１緩衝体２１どうしの間隙の寸法Ｌ２を第１緩衝体２１での支持板１７の通気口４に沿う方向の長さ寸法Ｌ１の１．５〜２．５倍に設定しているものとすることができる。

また、前記自然換気装置１は、支持板１７の通気口４から離れる方向にフラップ２０を付勢する第１付勢手段２６を有しているものとすることができる。ここでの第１付勢手段２６には、コイルばね（引っ張りコイルバネ）や弾性ゴムなどが該当する。

また、支持板１７の通気口４に近づく方向に移動するフラップ２０を弾力的に受け止める第２緩衝体２２を有しているものとすることができる。ここでの第２緩衝体２２には、弾性ゴムやコイルばねなどが該当する。

フラップ２０は、支持板１７の通気口４の下側に配置してもよく、その場合には前記通気口４に近づく方向にフラップ２０を付勢する第２付勢手段２７を有しているものとすることができる。ここでの第２付勢手段２７には、板バネやコイルばねや弾性ゴムなどが該当する。

支持板１７の通気口４から離れる方向に移動するフラップ２０を弾力的に受け止める第３緩衝体２４を有しているものとすることができる。ここでの第３緩衝体２４には、弾性ゴムやコイルばねなどが該当する。

本発明の自然換気装置１は、外気の流量に応じて換気調節ユニット２のフラップ２０が支持板１７の通気口４に近づきまたは通気口４から離れることで、建物の内方へ流れる外気の流量を調節する（抑える）ことができる。そのうえで、例えば強風（強い外気）が吹いてフラップ２０が支持板１７の通気口４に近づく方向へ移動して第１緩衝体２１に当接したときには、フラップ２０および第１緩衝体２１によって外気が支持板１７の通気口４へ流れることが抑えられる一方で、外気の一部が第１緩衝体２１どうしの間隙を通って支持板１７の通気口４へ流れて建物の内方を換気することができるので、強風が吹く状態が長時間続いたために建物の内方の換気が不十分になることを防止することができる。

しかも、外気の流量が多くなると、フラップ２０が第１緩衝体２１を強く押し、その第１緩衝体２１どうしの間隙でのフラップ２０と支持板１７との間が狭くなるため、外気の流量が多くなっても支持板１７の通気口４を通って建物の内方へ流れる外気の量があまり増えないことになる。

第１緩衝体２１どうしの間隙の寸法Ｌ２を各第１緩衝体２１での支持板１７の通気口４に沿う方向の長さ寸法Ｌ１の１．５〜２．５倍に設定していると、支持板１７の通気口４を通って建物の内方へ流れる外気の流量を適正な量にすることができる。つまり、前記寸法Ｌ２が前記寸法Ｌ１の１．５倍未満になると、前記第１緩衝体２１どうしの間隙を通る外気の流量が少なくなり過ぎて建物の内方を十分には換気できないことになる。一方、前記寸法Ｌ２が前記寸法Ｌ１の２．５倍を超えると、前記第１緩衝体２１どうしの間隙を通る外気の流量が多くなくなり過ぎて、例えば建物の内方の室内に配置した机上の書類などが外気によって吹き飛ばされる虞があるうえ、その外気と共に雨水などが建物の内方へ入り込む虞がある。

支持板１７の通気口４を通って建物の内方へ流れる外気の流量を適正な量にするうえからは、前記寸法Ｌ２が前記寸法Ｌ１の１．７〜２．３倍であることがより好ましく、前記寸法Ｌ２が前記寸法Ｌ１の１．８〜２．２倍であることが一層好ましい。

第１付勢手段２６によって支持板１７の通気口４から離れる方向にフラップ２０を付勢すると、外気によってフラップ２０が過度に第１緩衝体２１に押し付けられることを防止できるうえ、外気の流量が減ったときにはフラップ２０を第１緩衝体２１から確実に離すことができる。

第２緩衝体２２によって支持板１７の通気口４に近づく方向に移動するフラップ２０を弾力的に受け止めると、例えば外気の流量が短い期間で変動しても、それに応じてフラップ２０が小刻みに揺動することが抑えられる。

フラップ２０を支持板１７の通気口４の下側に配置して、第２付勢手段２７によって支持板１７の通気口４に近づく方向にフラップ２０を付勢すると、フラップ２０の自重によって当該フラップ２０が支持板１７の通気口４側へ移動し難くなることを抑えることができる。

第３緩衝体２４によって支持板１７の通気口４から離れる方向に移動するフラップ２０を弾力的に受け止めると、外気の流量が急に増えたためにフラップ２０が第１緩衝体２１に急速に押し当たってフラップ２０がバウンドしても、そのフラップ２０を受け止めて、フラップ２０がバウンドによって換気調節ユニット２の他の部材などに当たることを抑えることができる。

本発明に係る自然換気装置を示す縦断側面図である。 本発明の自然換気装置を上側から見た図である。 本発明の自然換気装置に係る換気調節ユニットを下側から見た図である。 本発明の自然換気装置の動作を説明するための図１相当図である。 第１緩衝体およびダンパーの配置を説明するための図である。 本発明の自然換気装置の効果を説明するためのグラフである。 比較例としての自然換気装置を説明するためのグラフである。

本発明に係る自然換気装置の実施例を図面に基づいて説明する。その自然換気装置１は、外気（自然風）を建物の外方から建物の内方へ導くことが可能になっており、図１に示すように、前記建物の内方へ流れる外気の流量を調節するための左右横長（図１では裏表方向）の換気調節ユニット２と、外気を換気調節ユニット２へ導くためのダクト３と、換気調節ユニット２の上面の通気口４を開閉するための開閉ユニット５とを有している。換気調節ユニット２の通気口４は、開閉ユニット５を介して建物の内方へつながっている。

ダクト３には、建物の外方につながる連通口６を形成しており、換気調節ユニット２は、ダクト３の上側の開口部に配置している。前記換気調節ユニット２の通気口４は、図５に示すように、複数個形成しており、それらの通気口４は、換気調節ユニット２の左右方向へ並べて配置している。

前記開閉ユニット５は、外気の通路を形成する左右横長の箱型形状の通気箱７と、その通気箱７内に配置されていて前記換気調節ユニット２の通気口４を開閉するための作動板８と、前記通気箱７の上面に開口している開放面９を塞いでいる化粧カバー１０とを有している。その化粧カバー１０には、図２に示すように、複数個の通気孔１１を設けていて、その通気孔１１を介してダクト３へ流れ込んだ外気が建物の内方へ流れる。

前記通気箱７の下面には通口１２を形成していて、その通口１２が換気調節ユニット２の通気口４につながっている。前記作動板８は、前記通気箱７に配置している操作レバー１３（図２）の手動操作に応じて上下動し、それによって前記通口１２を開閉する。

つまり、操作レバー１３は、例えば、作動板８が前記通口１２を閉じている状態で化粧カバー１０に沿う水平姿勢になっており、操作者が化粧カバー１０に形成している露出口１５（図２）に指などを差し込んで操作レバー１３を持ち上げることで作動板８が前記通口１２から離れて（図１の二点鎖線図の状態）換気調節ユニット２の通気口４が開かれる。前記化粧カバー１０は、通気箱７の外周に取り付けているカバーキャッチ１６に対して着脱自在に係止している。

前記換気調節ユニット２は、図１および図５に示すように、前記通気口４を設けている左右横長の平板形状の支持板１７と、その支持板１７の下面に揺動自在に支持されている左右横長の平板形状のフラップ２０と、前記支持板１７の下面に取り付けていてフラップ２０の揺動先端側（図１では右側）の上面を受け止めるための弾性ゴムなどからなる第１緩衝体２１と、前記支持板１７の下面に取り付けていてフラップ２０の揺動基端部（図１では左側）の上面側を受け止める弾性ゴムなどからなるダンパー（第２緩衝体）２２と、前記支持板１７の下面に垂設している垂設部２３に取り付けていてフラップ２０の揺動基端部（図１では左端部）の下面側を受け止める弾性ゴムなどからなる第３緩衝体２４とを有している。

つまり、ダンパー２２は、支持板１７の通気口４に近づく方向（図１では反時計回転方向）に揺動（移動）するフラップ２０を弾力的に受け止める。第３緩衝体２４は、支持板１７の通気口４から離れる方向（図１では時計回転方向）に揺動（移動）するフラップ２０を弾力的に受け止める。

前記フラップ２０の揺動先端側の下面に垂設している取付部２５と前記垂設部２３の下端部とに亘って引っ張りコイルバネ（第１付勢手段）２６を架け渡していて、その引っ張りコイルバネ２６によってフラップ２０が支持板１７の通気口４から離れる方向に付勢されている。前記取付部２３の下端部には、無負荷状態ではＬ字状になる板バネ（第２付勢手段）２７を取り付けており、その板バネ２７によって支持板１７の通気口４から離れる方向に揺動（移動）したフラップ２０を受け止めることで、そのフラップ２０を前記取付部２５を介して支持板１７の通気口４に近づく方向に付勢する。

このように、引っ張りコイルバネ２６によってフラップ２０を支持板１７の通気口４から離れる方向に付勢することで、例えば微風の外気が前記ダクト３内に流れ込んだときに、フラップ２０が支持板１７の通気口４側へ過度に揺動することを抑えることができる。ダンパー２２は、例えば外気の流量が短い期間で変動しても、それに応じてフラップ２０が小刻みに揺動することを抑えることができる。板バネ２７がフラップ２０を支持板１７の通気口４に近づく方向に付勢することで、フラップ２０が、その自重で上向きに揺動し難くなることを抑えることができる。

板バネ２７および引っ張りコイルバネ２６は、例えば図３に示すように、自然換気装置１の左右にそれぞれ１個ずつ配置するものでもよい。また、板バネ２７は、自然換気装置１に１個のみ、または３個以上配置してもよく、あるいは配置しなくてもよい。引っ張りコイルバネ２６も、自然換気装置１に１個のみ、または３個以上配置してもよく、あるいは配置しなくてもよい。

前記第１緩衝体２１は、図５に示すように、支持板１７の通気口４に沿って複数に分割した状態で左右方向へ並べて配置していて、第１緩衝体２１どうしの間隙の寸法Ｌ２を各第１緩衝体２１での支持板１７の通気口４に沿う方向の長さ寸法Ｌ１のほぼ１．５〜２．５倍の範囲に設定している。それにより、強風の外気によってフラップ２０が第１緩衝体２１に押し付けられた状態（全閉状態）でも、外気の一部が第１緩衝体２１どうしの間隙を通って支持板１７の通気口４へ流れるようになっている。なお、図５では第１緩衝体２１およびダンパー２２の配置位置を斜線で示している。

換気調節ユニット２とダクト３の上縁との間などには気密材（図示せず）を配置しており、それによって換気調節ユニット２とダクト３との隙間から外気が漏れることを抑えている。

次に、前記自然換気装置１の動作について説明する。なお、説明の都合上、開閉ユニット５が換気調節ユニット２の通気口４を開いている状態（図１の実線図の状態）から説明する。その状態では外気が建物内に流れ込み可能になっている。

例えば無風または微風（例えば風速１ｍ未満）の状態では、換気調節ユニット２のフラップ２０は、板バネ２７と引っ張りコイルバネ２６の付勢力のバランスによって、図１に示す下向きの傾斜姿勢で維持されている。

その状態で、例えば弱風（例えば風速１〜５ｍ程度）の外気が前記ダクト３の連通口６に流れ込むと、その外気が換気調節ユニット２のフラップ２０の裏側（下面側）に当たって、そのフラップ２０を上向きに押す。すると、そのフラップ２０は、引っ張りコイルバネ２６およびダンパー２２の付勢力に抗して支持板１７の通気口４に近づく方向に揺動（移動）する。

その際にはダクト３内に流れ込んだ外気が、フラップ２０と支持板１７との間を通り、支持板１７の通気口４および開閉ユニット５の通口１２を通って通気箱７内に流れ込んだのち、化粧カバー１０の通気孔１１から建物の内方へ流れる。そのフラップ２０は外気の強さに応じた傾斜角度に揺動し、それによって通気箱７内に流れ込む外気の量が過剰にならないように規制される。

また、例えば台風の際などで強風（例えば風速６ｍ以上）の外気が前記ダクト３の連通口６に流れ込んだときには、フラップ２０は引っ張りコイルバネ２６の付勢力に抗して、図４に示すほぼ水平の姿勢まで揺動する。その際には、フラップ２０の揺動先端部が前記第１緩衝体２１に押し付けられており、その第１緩衝体２１によって外気がフラップ２０と支持板１７との間を通って開閉ユニット５側へ流れることが抑えられる。

また、前記外気の一部は、第１緩衝体２１どうしの間隙を通って通気箱７内に流れ込むため、それによって強風のときにも建物内を換気することができる。

一方、例えば冬場または夏場の際に、前記操作レバー１３を操作して開閉ユニット５の作動板８で換気調節ユニット２の支持板１７の通気口４を塞ぐことで、冬場の冷気や夏場の熱気が建物の内方へ流れ込むことが阻止される。

例えば、本発明の換気調節ユニット２を風洞試験機で試験したところ、８０Ｐａ程度の空気の圧力でフラップ２０が第１緩衝体２１に押し付けられたが、図６に示すように、３００ｍ^３／ｈ以上の流量が換気調節ユニット２から流れ出た。しかも前記流量の増加は緩やかであり、換気調節ユニット２から空気が過度には流れ出ることがなかった。

比較例として、第１緩衝体２１をフラップ２０の左右長さ方向に分割しないで配置した換気調節ユニット２で試験したところ、図７に示すように、フラップ２０が第１緩衝体２１に押し付けられた８０Ｐａ程度の圧力のときに流量が急激に低下した。つまり、フラップ２０が第１緩衝体２１に押し付けられたのちは換気調節ユニット２から空気があまり流れ出ないことが確認できた。

１ 自然換気装置
２ 換気調節ユニット
４ 通気口
１７ 支持板
２０ フラップ
２１ 第１緩衝体
２２ ダンパー（第２緩衝体）
２４ 第３緩衝体
２６ 引っ張りコイルバネ（第１付勢手段）
２７ 板バネ（第２付勢手段）

Claims (5)

1. 外気を建物の外方から当該建物の内方へ導くための自然換気装置（１）であって、
   前記建物の内方へ流れる前記外気の流量を調節するための換気調節ユニット（２）を有していて、その換気調節ユニット（２）は、前記建物の内方へつながる通気口（４）を形成している支持板（１７）と、その支持板（１７）の通気口（４）に臨んでいて前記外気の流量に応じて当該通気口（４）に近づきまたは前記通気口（４）から離れるフラップ（２０）と、前記支持板（１７）に取り付けていて前記通気口（４）に近づく方向に移動する前記フラップ（２０）を受け止めて、前記外気が前記通気口（４）へ流れることを抑えるための第１緩衝体（２１）とを有しており、
   前記第１緩衝体（２１）は、前記支持板（１７）の通気口（４）に沿って複数に分割した状態で配置しており、
   前記通気口（４）に近づく方向に移動する前記フラップ（２０）を弾力的に受け止めて、前記フラップ（２０）が小刻みに揺動することを抑える第２緩衝体（２２）を有しており、
   前記外気によって前記フラップ（２０）が前記通気口（４）に近づく方向に移動して前記第１緩衝体（２１）に当接した際に、前記外気が前記第１緩衝体（２１）どうしの間隙を通って前記通気口（４）へ流れることを特徴とする自然換気装置。
2. 前記第１緩衝体（２１）どうしの間隙の寸法（Ｌ２）を前記第１緩衝体（２１）での前記通気口（４）に沿う方向の長さ寸法（Ｌ１）の１．５〜２．５倍に設定していることを特徴とする請求項１記載の自然換気装置。
3. 前記通気口（４）から離れる方向に前記フラップ（２０）を付勢する第１付勢手段（２６）を有していることを特徴とする請求項１または２記載の自然換気装置。
4. 前記フラップ（２０）は、前記通気口（４）の下側に配置しており、
   前記通気口（４）に近づく方向に前記フラップ（２０）を付勢する第２付勢手段（２７）を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の自然換気装置。
5. 前記通気口（４）から離れる方向に移動する前記フラップ（２０）を弾力的に受け止める第３緩衝体（２４）を有していることを特徴とする請求項４記載の自然換気装置。