JP6656618B2

JP6656618B2 - 換気システム

Info

Publication number: JP6656618B2
Application number: JP2015011204A
Authority: JP
Inventors: 豊大浦; 幸康朝岡; 野村　吉和; 吉和野村; 幸孝平下; 加藤　信介; 信介加藤; 恭助樋山; 時桓李; 大輔河原
Original assignee: University of Tokyo NUC; Sankyo Tateyama Inc
Current assignee: University of Tokyo NUC; Sankyo Tateyama Inc
Priority date: 2015-01-23
Filing date: 2015-01-23
Publication date: 2020-03-04
Anticipated expiration: 2035-01-23
Also published as: JP2016135953A

Description

本発明は、換気を行いつつ室内外の熱の出入りを抑えられる換気システムに関する。

玄関等の戸に換気口を設け、戸を閉めたまま換気口を通じて換気が行えるようにしたものが従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。このような戸は、冬季に換気口開けたままにしておくと、冷たい外気が流入して不快であるため、冬季は換気口を閉じている。

特開２００３−２６２０７６号公報

本発明は以上に述べた実情に鑑み、常時換気を行いつつ室内外の熱の出入りを抑えられる換気システムの提供を目的とする。

上記の課題を達成するために請求項１記載の発明による換気システムは、戸と、ファンとを備え、戸は、室外に面した室外側開口部と、室内に面した室内側開口部と、戸内に設けられ室外側開口部と室内側開口部とを連通する換気経路と、室内外の表面板と、室内外の表面板間に設けられた断熱材とを有し、表面板は内外で熱的に分離されており、ファンにより室内の空気を室外に吸い出して室内を負圧にして、空気が換気経路を室外側から室内側に流れることで室内から室外に逃げる熱を回収して室内に取り入れるか、逆にファンにより室外の空気を室内に吸い込んで室内を正圧にして、空気が換気経路を室内側から室外側に流れることで室外から室内に入ってくる熱を回収して室外に捨てることを特徴とする。

請求項１記載の発明による換気システムは、戸に設けた換気経路を通じて常時換気が行え、ファンにより室内の空気を室外に吸い出して室内を負圧にして、空気が換気経路を室外側から室内側に流れることで室内から室外に逃げる熱を回収して室内に取り入れるか、逆にファンにより室外の空気を室内に吸い込んで室内を正圧にして、空気が換気経路を室内側から室外側に流れることで室外から室内に入ってくる熱を回収して室外に捨てることで、換気しながら室内外の熱の出入りを抑えられる。また、表面板が内外で熱的に分離されているため、伝熱による熱の出入りも抑えられる。本発明によれば、戸を設置するだけで換気及び熱交換機能を発揮させられ、壁や窓枠に施工するよりも施工が容易で、低コストである。

本発明の戸の第１実施形態を示す縦断面図である。第１実施形態の戸の横断面図である。第１実施形態の戸の室内側正面図である。（ａ）は第１実施形態の戸の室内側開口部に設けられるフィルター部の正面図であり、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。戸の第２実施形態を示す縦断面図である。第２実施形態の戸の横断面図である。第２実施形態の戸の室内側正面図である。本発明の戸の第３実施形態を示す縦断面図である。本発明の戸の第４実施形態を示す縦断面図である。室内側開口部の他の実施形態を示す縦断面図である。室内側開口部の他の実施形態を示す正面図であって、（ａ）は室内側開口部を全開にした状態、（ｂ）は室内側開口部を半開にした状態、（ｃ）は室内側開口部を全閉にした状態を示す。室内側開口部の他の実施形態を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜４は、本発明の換気システムに用いられる戸の第１実施形態を示している。この戸５は、玄関ドアに適用したものであって、躯体開口部に取付けられたドア枠６にピボット式のヒンジ７で室外側に開くように取付けられている。

戸５は、図１，２に示すように、室外側と室外側に鋼板よりなる表面板４ａ，４ｂを備え、室内外の表面板４ａ，４ｂの間に発泡スチロールよりなる断熱材８が配置され、断熱材８の周囲を囲むように樹脂製の押出形材よりなる上枠９と下枠１０と左右の竪枠１１，１１が配置されている。このように、室内外の表面板４ａ，４ｂ間に断熱材８と樹脂製の枠９，１０，１１を配置することで、室内外の表面板４ａ，４ｂが熱的に分離されている。

図１に示すように、下枠１０には上下方向に貫通して室外側開口部１が室外に面して設けてあり、室内側の表面板４ｂの上部には室内側開口部２が室内に面して設けてあり、断熱材８には室外側開口部１と室内側開口部２を連通する換気経路３が設けてある。換気経路３は、図３に示すように、左右方向に間隔をおいて複数系統設けてある。

室内側開口部２の室内側には、図１，４に示すように、フィルター部１２が設けてある。フィルター部１２には、不織布等よりなるフィルター１３を保持したフィルターカバー１４が着脱自在に係合取付けしてあり、該フィルター１３によりゴミ等を除去すると共に、室内に入る空気の流量を調整している。またフィルター部１２には、下向きにＬ字形に曲がった風向き変更板１５が設けてあり、これによりフィルター部１２から出た空気が下向きで室内に流出するようにしている。

本換気システムは、冬季においては、室内に設置したファンにより室内の空気を室外に吸い出すことで、室内空間が負圧に調整される。これに伴い、図１中に矢印で示すように、戸５の室外側開口部１、換気経路３、室内側開口部２を通じて、外気が室内に流入する。戸５は、室外側の表面板４ａが外気と略同じ温度であり、室内側の表面板４ｂが室内と略同じ温度であり、断熱材８には室内からの熱が伝わりその熱が伝えられる。したがって、室外側開口部１から流入した冷たい外気は、断熱材８をくりぬいて形成した換気経路３を通過する間に、断熱材８に伝えられた熱を吸収して暖められて、室内側開口部２より室内に流入する。このように、室内から室外に逃げる熱を空気の流れによって回収し、室内に戻すことで、室内から室外への熱の損失がなくなるので、非常に高い断熱性が得られ、暖房負荷を小さくすることができる。

本換気システムは、夏季においては、冬季とは逆に、室内に設置したファンにより室外の空気を室内に吸い込むことで、室内空間が正圧に調整される。これに伴い、図１中の矢印と逆の方向に空気が流れ、戸５の室内側開口部２、換気経路３、室外側開口部１を通じて、室内の空気が室外に排出される。このとき、室内側開口部２から取り込まれた室内のエアコンで冷やされた空気は、断熱材８をくりぬいて形成した換気経路３を通過する間に、日射等により断熱材８に伝えられた熱を吸収して暖められて、室外側開口部１より室外に排出される。このように、室外から室内に入る熱を空気の流れによって回収し、室外に捨てることで、室外から室内に入る熱を削減できるので、非常に高い断熱性が得られ、冷房負荷を小さくすることができる。

以上に述べたようにこの戸５は、換気経路３を通じて常時換気が行え、換気経路３は換気経路３を流れる空気に戸５の熱を伝えるように設けてあるので、冬季には室内から室外に逃げる熱を回収し、夏季には室外から室内に入ってくる熱を捨てることで、換気しながら室内外の熱の出入りを抑えられる。室内側開口部２にフィルター部１２を設けたことで、換気量を調整できると共に、流路内の流速を下げて熱回収率を向上することができる。また、表面板４ａ，４ｂが内外で熱的に分離されているため、伝熱による熱の出入りも抑えられる。本実施形態によれば、戸５を設置するだけで換気及び熱交換機能を発揮させられ、壁や窓枠に施工するよりも施工が容易で、低コストである。ドア枠６はそのままで、既存の戸を本実施形態の戸５に交換することも可能である。室外側開口部１を戸５の下部に上下方向に貫通して設けたので、換気経路３から雨水が浸入することがなく、また、室外側の表面板４ａに開口部が無いため、意匠性が良い。換気経路３が戸５内に複数設けてあることで、効率よく熱回収が行える。この戸５は、２４時間換気を行うための換気口として機能させられ、通常の換気口と比べ、冬季は、外気を暖めて室内に取り込むことができ、夏季は、外気から入る熱を室外に捨てることができる。

図５〜７は、本発明による戸５の第２実施形態を示している。この戸５は、図５に示すように、戸５内部にポーラス材１６が室外側の表面板４ａから離間して設けられており、室外側開口部１は室外側の表面板４ａとポーラス材１６との隙間１７に連通するように、下枠１０の室外側寄りに上下方向に貫通して設けられている。室内側の表面板４ｂには、図７に示すように、室内側開口部２，２，…が戸５の略全面に分散して複数設けられている。ポーラス材１６は、断熱性を有し且つ空気が通過できる多孔質の部材であって、例えばグラスウール等を用いることができる。図中の矢印は、冬季における空気の流れを示しており、室外側開口部１より流入した外気は、ポーラス材１６全体を通過する間に熱を吸収し、室内側の表面板４ｂに設けられた多数の室内側開口部２，２，…より分散して室内に流入する。

下枠１０には、図５，６に示すように、室外側開口部１の開度を調節する調節機構１８を備える。調節機構１８は、左右方向にスライド可能に設けられた長尺の穴明きプレート１９で構成され、室内側に設けたツマミ２０を操作して該プレート１９を左右にスライドさせることで、プレート１９の穴２１と室外側開口部１との重なり量が変化して室外側開口部１の開度が調節され、それに伴い多数分散して設けられた室内側開口部２，２，…からの換気量が一括して調整される。

第２実施形態の戸５は、戸５内に設けられたポーラス材１６に全体的に空気を通過させられるので、空気に戸５の熱を効率よく伝えられる。また、室内側の表面板４ｂに室内側開口部２を分散して複数設けたことで、室内側開口部２が１箇所の場合と比べて、気流が和らぎ、不快感を軽減できる。

図８は、本発明による戸５の第３実施形態を示している。この戸５は、戸５内部にポーラス材１６が室外側及び室内側の表面板４ａ，４ｂから離間して設けられ、室外側開口部１は第２実施形態と同様に、下枠１０の室外側寄りに上下方向に貫通して設けられている。室内側開口部２は、室内側の表面板４ｂの上部１箇所に設けてある。
本実施形態によれば、戸５内部に設けたポーラス材１６を空気が通過することで、熱回収効率が向上する。

図９は、本発明による戸５の第４実施形態を示している。この戸５は、戸５の内部全体にポーラス材１６を充填している。本実施形態によれば、戸５の内部全体に設けたポーラス材１６を空気が通過することで、熱回収率が向上する。第１実施形態のように、断熱材８をくりぬいて換気経路３を形成する手間が要らないので、製作が容易である。

図１０は、室内側開口部２の他の実施形態を示している。図１０（ａ）は、室内側開口部２にポーラス材１６を詰めた例を示している。このように、室内側開口部２にポーラス材１６を詰めることで、気流が和らぎ、不快感を軽減できると共に、空気の流れに抵抗を与えることで、流路内の流速を下げて熱回収率を向上することができる。
図１０（ｂ）は、換気経路３の室内側の出口部分を上向きに傾斜して設けた例を示している。このようにすることで、空気が上向きに出るため、外気が顔などに直接当たるのを防ぎ、不快感を軽減できる。

図１１は、室内側開口部２の他の実施形態であって、開閉機構２２を設けた場合を示している。開閉機構２２は、ツマミ２３と連動して左右方向にスライドする穴明きプレート２４により構成され、（ａ）に示すように、ツマミ２３を右側にスライドすると、プレート２４の穴２５が室内側開口部２と重なって室内側開口部２が全開となり、（ｃ）に示すように、ツマミ２３を左端にスライドすると、プレート２４の穴２５と室内側開口部２とが完全に横にずれて、室内側開口部２が全閉となる。（ｂ）に示すように、ツマミ２３を左右方向の中間で止めると、プレート２４の穴２５が室内側開口部２と部分的に重なり、室内側開口部２が半開となる。このように、ツマミ２３を左右に動かすことで、換気量を調整することができる。

図１２は、室内側開口部２の他の実施形態であって、室内側開口部２に熱伝達部２６を設けた場合を示している。熱伝達部２６は、アルミ等の熱伝導率の良い材質で形成したヒートシンクであり、室内側の表面板４ｂから室内の熱が伝達され、室内側開口部２から空気が出るときヒートシンク２６から空気に伝熱される。このように熱伝達部２６を設けることで、室内側の表面板４ｂの熱を空気に効率よく伝えられるので、室内に入る空気をより暖めることができる。

本発明は以上に述べた実施形態に限定されない。断熱材やポーラス材の材質、室外側・室内側開口部の位置や形状等は、適宜変更することができる。換気経路の設け方は任意であり、例えば換気経路を上下に折り返して設け、換気経路を長くすることで、熱回収率を向上することができる。下枠の内部の空気の通り道以外の部分に断熱材を充填しておくことで、冷たい外気が流入することによる結露の発生を抑えられる。フィルター部を室外側開口部に設けることもできる。本発明の戸は、開き戸に限らず、引戸であってもよい。

１室外側開口部
２室内側開口部
３換気経路
４ａ，４ｂ表面板
５戸

Claims

戸と、ファンとを備え、戸は、室外に面した室外側開口部と、室内に面した室内側開口部と、戸内に設けられ室外側開口部と室内側開口部とを連通する換気経路と、室内外の表面板と、室内外の表面板間に設けられた断熱材とを有し、表面板は内外で熱的に分離されており、ファンにより室内の空気を室外に吸い出して室内を負圧にして、空気が換気経路を室外側から室内側に流れることで室内から室外に逃げる熱を回収して室内に取り入れるか、逆にファンにより室外の空気を室内に吸い込んで室内を正圧にして、空気が換気経路を室内側から室外側に流れることで室外から室内に入ってくる熱を回収して室外に捨てることを特徴とする換気システム。