JP6670784B2 - 分岐チャンバー及び建物の換気システム - Google Patents

Description

本発明は、分岐チャンバー及び建物の換気システムに関する。

下記特許文献１には、分岐チャンバ内に分流板を設けることで、複数の吹出し口から吹出す風量を均一にする技術が記載されている。

特開２０１４−７７６０８号公報

上記特許文献１に記載された分岐チャンバによれば、各吹出し口に接続された複数の分岐ダクトへ送られる空気量を均一化できるが、給気量を多くしたり少なくしたりすることができない。すなわち、給気量を調整できない。このため、給気する必要がない空間にも空気を送る必要がある。

本発明は上記事実を考慮して、複数の分岐ダクトへ送られる空気量を調整できる分岐チャンバー及び建物の換気システムを提供することを目的とする。

第１態様の分岐チャンバーは、内部が空洞とされている筐体と、前記筐体の上板に形成され、前記筐体の内部へ空気を導入する吸気ダクトが接続される吸気口と、前記筐体の側板に形成され、吸気ダクトから吸気された空気を前記筐体の内部から分岐して排出する分岐ダクトが接続される複数の分岐口と、前記分岐ダクトへ排出される空気量を調整可能な流量調整機構と、を備えている。

第１態様の分岐チャンバーは、流量調整機構を備えているので、筐体から分岐ダクトへ排出される空気量を調整できる。

第２態様の分岐チャンバーは、前記流量調整機構は、前記分岐口のそれぞれに設けられ前記分岐口の開口率を個別に調整可能な塞ぎ板を有する。

第２態様の分岐チャンバーは、塞ぎ板によって分岐口の開口率を個別に調整できる。このため、筐体から各分岐ダクトへ排出される空気量を個別に制御できる。これにより例えば分岐ダクトが開口する気積の大きい部屋への給気量を気積の小さい部屋への給気量よりも少なくできる。また、部屋の空気圧が正圧を維持できるように給気量を調整することで空調効率を高くできる。

第３態様の分岐チャンバーは、前記側板において前記分岐口が形成される部分は円周に沿う形状とされ、前記流量調整機構は、前記円周の中心部分で前記筐体に固定された軸体と、前記円周の径方向に沿って複数配置され、前記軸体に対し回動可能に連結された仕切り板と、を有し、前記塞ぎ板は前記仕切り板の先端に固定されている。

第３態様の分岐チャンバーは、仕切り板及び仕切り板に固定された塞ぎ板が軸体を中心に回動することで分岐口の開口率を調整できる。このため、塞ぎ板を動かすための機構を軸体周りに集約できる。

第４態様の建物の換気システムは、第３態様の分岐チャンバーと、前記分岐チャンバーに接続された分岐ダクトから空気が給気される各空間にそれぞれ設置され、前記空間の温度を測定する測定器と、前記測定器で測定された温度に基づいて前記分岐チャンバーにおける前記仕切り板の回動を自動制御する制御装置と、を備えている。

第４態様の建物の換気システムは、測定器と制御装置により、建物の各空間への給気量が、空間の温度に基づいて自動制御される。例えば冬季の暖房により特定の空間の温度が高くなり過ぎた場合、この特定の空間のみに対して、冷たい外気の供給量を増やすことができる。そして適切な温度になった時点で、外気の供給を休止できる。

第１態様の分岐チャンバーによると、分岐ダクトへ送られる空気量を調整できる。

第２態様の分岐チャンバーによると、各分岐ダクトによって空気が送られる空間毎の気積や用途等に応じた給気管理ができる。

第３態様の分岐チャンバーによると、塞ぎ板を動かすための機構が塞ぎ板毎に設けられている場合と比較して、分岐チャンバーの構成を簡略化できる。

第４態様の建物の換気システムによると、建物の換気を自動制御できる。

本発明の実施形態に係る分岐チャンバーが設置される建物の小屋裏空間及び換気システムを示した平面図である。 本発明の実施形態に係る分岐チャンバーを示した平断面図である。 本発明の実施形態に係る分岐チャンバーを示した立断面図であり、図２における３−３線断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る分岐チャンバーにおける流量調整機構において、軸体と仕切部材の連結部を示す部分拡大立断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の実施形態に係る分岐チャンバーにおける板状部を棒状部材とした変形例を示す立断面図である。

（建物）
図１には、建物１０の小屋裏空間が模式的に示されている。この小屋裏空間には、換気設備２０、分岐チャンバー３０及び複数の通気グリル２２（通気グリル２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｅ）が設置されている。換気設備２０と分岐チャンバー３０は吸気ダクト２０Ｄで接続され、分岐チャンバー３０と複数の通気グリル２２は分岐ダクト２２Ｄで接続されている。

（換気設備）
換気設備２０は、建物１０の外部から内部へ空気を給気し、また建物１０の内部から外部へ空気を排出するための機械式空気調和設備である。換気設備２０には、建物１０の外部の空気（外気）を分岐チャンバー３０へ送風するための吸気ダクト２０Ｄが接続されている。また、建物１０の内部の空気を屋外へ排出するための排気ダクト２０Ｅが接続されている。

（分岐チャンバー）
分岐チャンバー３０は、換気設備２０が取り入れた外気を建物１０の内部空間における部屋１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ）へ分配給気するための設備であり、ステンレス板を用いて形成された円筒状の筐体３１と、筐体３１の内部に設けられた流量調整機構４０（図２、３参照）と、を備えている。なお、筐体３１はステンレス以外の金属や樹脂等を用いて形成してもよい。

（筐体）
図３に示すように、筐体３１は、円筒状の側板３４と、側板３４の上下端を塞ぐ上板３２及び下板３６と、を備えている。上板３２には円筒状の吸気口３２Ａが突設され、吸気口３２Ａには吸気ダクト２０Ｄが図示しない締結具等を用いて接続されている。また図２に示すように、側板３４には円筒状の分岐口３４Ｂが４つ突設され、分岐口３４Ｂにはそれぞれ分岐ダクト２２Ｄが図示しない締結具等を用いて接続されている。

吸気ダクト２０Ｄ、分岐ダクト２２Ｄはそれぞれ不燃性のフレキシブルダクトを用いて形成されており、伸縮及び屈曲させることができる。

図２には、側板３４によって形成される円筒の中心点を点Ｏとして示されている。吸気口３２Ａは点Ｏを中心として円形状に形成されている。そして、各分岐口３４Ｂは側板３４の周方向に沿って等間隔に設けられている。このため、吸気ダクト２０Ｄから分岐チャンバー３０へ導入された空気は、何れかの分岐口３４Ｂに偏らず、各分岐口３４Ｂへ均一に流れる。

（流量調整機構）
図３に示すように、筐体３１の内部には流量調整機構４０が設けられている。流量調整機構４０は、筐体３１の下板３６に溶接された略円柱状の軸体４２と、軸体４２に連結された仕切部材５０と、を備えている。

軸体４２は点Ｏを通る上下方向の軸線ＣＬに沿って配置されており、軸体４２には仕切部材５０（仕切部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ）が軸体４２の周囲を回動できるように連結されている。

また、仕切部材５０は図２に示すように、軸体４２の周囲を取り囲む筒状部５２と、筒状部５２の外周面から点Ｏを中心とする円の径方向に沿って立設された平板状の板状部５４と、板状部５４の先端に固定され筐体３１の側板３４に沿う円弧形状とされた塞ぎ板５６と、を供えている。なお、板状部５４は塞ぎ板５６の周方向に沿った端部に接合されているが、図２に一点鎖線で示す板状部５５のように、塞ぎ板の５６の周方向中央部に接合してもよい。

図４（Ａ）、（Ｂ）には、軸体４２と仕切部材５０の連結部、すなわち軸体４２と仕切部材５０における筒状部５２との連結部の一例が示されている。

軸体４２は、筒状のモーター保持部材４４を連結部材４６を用いて上下に連結して構成されている。モーター保持部材４４の上下端部の外周面には係合突起４４Ａが形成されており、連結部材４６の内周面に形成された係合溝４６Ａと係合することで、モーター保持部材４４と連結部材４６とが連結される。

なお、モーター保持部材４４同士の連結方法は連結部材４６を用いる実施形態に限らない。例えばモーター保持部材４４の上下端にそれぞれ雄ねじと雌ねじを形成し、この雄ねじと雌ねじを羅合して接合してもよい。

モーター保持部材４４の内周面には係止片４４Ｂが突設されており、この係止片４４Ｂに、モーター４８が固定されている。モーター４８の先端部には回転ギア４８Ｇが取付けられており、回転ギア４８Ｇはモーター４８に動力が伝えられると軸体４２の軸線ＣＬを中心に軸回転する。

また、モーター保持部材４４においてモーター４８と対向する壁面には開口部４４Ｃが設けられている。この開口部４４Ｃは、回転ギア４８Ｇの回転に伴い仕切部材５０における筒状部５２の内周に取付けられたセクターギア５２Ｇが回動する範囲に設けられている。

仕切部材５０における筒状部５２は、水平方向においてモーター保持部材４４の周囲に配置され、鉛直方向において連結部材４６の間に配置される。筒状部５２とモーター保持部材４４又は連結部材４６との間には適宜ベアリングなどが設けられ、筒状部５２がモーター保持部材４４の周囲をスムーズに回転できるようになっている。

筒状部５２の内周面には係止片５２Ｂが突設されており、この係止片５２Ｂに、セクターギア５２Ｇが固定されている。セクターギア５２Ｇの溝部と、回転ギア４８Ｇの歯が噛み合うことで、モーター４８の回転力がセクターギア５２Ｇ及び筒状部５２へ伝達される。これにより、図４（Ｂ）に矢印Ｎ１で示すように回転ギア４８Ｇが回転するとセクターギア５２Ｇが矢印Ｎ２で示すように、回転ギア４８Ｇの回転方向と同方向へ回動する。これにより、セクターギア５２Ｇが固定された筒状部５２、筒状部５２に固定された板状部５４、板状部５４に固定された塞ぎ板５６（図２参照）が軸線ＣＬを中心に回動する。

なお、モーター４８は、右回り及び左回りの何れの方向にも回転できる。このため図２に示すように、仕切部材５０は、点Ｏ（図３では軸線ＣＬ）を中心に右回り及び左回りの何れの方向にも回転できる。

なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に示した仕切部材５０は、図２に示す仕切部材５０Ｂであるが、仕切部材５０Ａ、５０Ｃ、５０Ｄについても同様の構成とされており、各モーターは後述する制御装置Ｃにより個別に制御され、これらの仕切部材は相互に独立して動くことができる。

（通気グリル）
図１に示すように、通気グリル２２は、分岐チャンバー３０から分岐ダクト２２Ｄへ排出された空気を、建物１０の内部に形成された各部屋（部屋１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ）へ給気するための給気口であり、それぞれの部屋の天井面に開口している。なお、部屋１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅの気積の大小関係を比較すると、部屋１０Ａ＞部屋１０Ｃ＝部屋１０Ｅ＞部屋１０Ｂとなっている。

（換気システム）
本実施形態に係る分岐チャンバー３０を用いた建物の換気システムは、図１に示すように、分岐チャンバー３０に接続された各分岐ダクト２２Ｄから空気が給気される各空間（部屋１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｅ）にそれぞれ設置され、空間の温度を測定する測定器Ｐと、測定器Ｐで測定された温度に基づいてモーター４８（図４参照）を運転し、分岐チャンバー３０における筒状部５２（図２参照）の回動を自動制御する制御装置Ｃと、を備えている。

制御装置Ｃは、建物１０と電気信号を送受信可能な場所に設けられており、測定器Ｐから送られる電気信号を受信し、図４に示すモーター４８へ電気信号を送信できる。図１において制御装置Ｃと測定器Ｐ、制御装置Ｃと分岐チャンバー３０はそれぞれ２点鎖線で連結されているが、この２点鎖線は、サーバー、ネットワークコントローラー、ＬＡＮケーブル、無線ＬＡＮなど広範な通信手段を示すものである。

（作用・効果）
本実施形態における分岐チャンバー３０は、図２に示す流量調整機構４０を備えているので、筐体３１から分岐ダクト２２Ｄへ排出される空気量を調整できる。

具体的には、図１に示す制御装置Ｃから図４に示すモーター４８へ電気信号が送られることにより、図２に示す流量調整機構４０における仕切部材５０が、制御装置Ｃがし定位する回動角度ぶん、点Ｏを中心に回動する。これにより、塞ぎ板５６が筐体３１の側板３４に沿って回動し、分岐口３４Ｂの開口率を調整する。

なお、開口率とは分岐口３４Ｂの断面積に対して空気が流動可能な部分の面積のことであり、例えば図２に矢印Ｗ１で示した部分のように塞ぎ板５６が分岐口３４Ｂを覆う部分がない状態での開口率は１．０である。また、矢印Ｗ２、Ｗ３で示した部分のように塞ぎ板５６が分岐口３４Ｂの半分を覆う状態での開口率は０．５である。また、矢印Ｗ４で示した部分のように塞ぎ板５６が分岐口３４Ｂを完全に覆う状態での開口率はゼロである。

この開口率は、仕切部材５０の回動角度によって任意の値に制御できる。これにより、吸気ダクト２０Ｄから筐体３１へ送られた空気は、各分岐口３４Ｂの開口率に応じて各分岐ダクト２２Ｄへ配分される。

また、本実施形態において仕切部材５０は制御装置Ｃ（図１参照）によって個別に制御されている。このため、例えば気積の大きい部屋への給気量を気積の小さい部屋への給気量よりも大きくできる。

具体的には、本実施形態において各部屋の気積は、部屋１０Ａ＞部屋１０Ｃ＝部屋１０Ｅ＞部屋１０Ｂとされているため、部屋１０Ａに開口する分岐ダクト２２Ｄが接続された分岐口３４Ｂの開口率を大きく、部屋１０Ｂに開口する分岐ダクト２２Ｄが接続された分岐口３４Ｂの開口率を小さくすることで、各部屋に取り込む外気量のバランスをとることができる。

また、制御装置Ｃは、測定器Ｐで測定された温度に基づいて仕切部材５０の回動を自動制御する。このため、例えば冬季の暖房により特定の空間の温度が高くなり過ぎた場合、この特定の空間のみに対して、分岐口３４Ｂの開口率を大きくして、冷たい外気の供給量を増やすことができる。そして適切な温度になった時点で、分岐口３４Ｂの開口率を小さくして、外気の供給を少なくできる。

また、本実施形態においては、仕切部材５０の回動機構を、軸体４２及び筒状部５２との連結部分に集約させている。このため、流量調整機構４０及び筐体３１の内部の構造をシンプルにできる。これに対して、例えば図２に二点鎖線で示したような筒状部５２及び板状部５４と連結されない塞ぎ板５６０を用いる場合、塞ぎ板５６０を側板３４に沿って動かすためのレール、駆動機構、電源などが塞ぎ板５６０を設ける箇所毎に必要になる。

なお、本実施形態において分岐チャンバー３０に接続された分岐ダクト２２Ｄは４本とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば３本以下でもよいし、５本以上としてもよい。これらの場合は、分岐チャンバー３０の側板３４に形成する分岐口３４Ｂの数を適宜増減すればよい。あるいは、複数設けられた分岐口３４Ｂのうち何れかを任意の封止部材を用いて塞ぐことにより分岐ダクト２２Ｄの数を調整してもよい。

また、本実施形態において、仕切部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄはそれぞれ個別に制御されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば仕切部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを一体化し、全ての塞ぎ板５６を一体的に動かして全ての分岐口３４Ｂの開口率が同じ値となるようにしてもよい。あるいはそれぞれの分岐口３４Ｂの開口率の比が一定となるようにしてもよい。このようにしても、筐体３１から分岐ダクト２２Ｄへ排出される空気量を調整できる効果を得ることができる。また、流量調整機構４０の構造を簡略化できる。

また、本実施形態において仕切部材５０における塞ぎ板５６と筒状部５２は平板状の板状部５４によって連結されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５に示すように棒状の連結部材５９を用いて連結してもよい。このように棒状の連結部材５９を用いる場合、板状部５４によって筐体３１の内部空間が仕切られる場合と比較して、筐体３１の内部空間の空気の流動性が高くなる。

また、本実施形態において筐体３１における側板３４は円筒状に形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図２に２点鎖線で示した側板３４０のように矩形の箱状に形成し、分岐口３４Ｂが配置されている部分のみ円周に沿う形状としてもよい。あるいは、分岐口３４Ｂと塞ぎ板５６との間のクリアランスを大きくすれば、円周に沿う形状を備えない箱状に形成することもできる。

また、本実施形態において測定器Ｐは各部屋の温度のみを測定するものとしたが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば温度に加えて、湿度、臭気、粉塵量、一酸化炭素濃度などの値を測定し、その測定結果に応じて仕切部材５０を制御してもよい。このようにすれば、各部屋の居住性を向上することができる。このように、本実施形態における分岐チャンバー３０及び建物の換気システムは、様々な態様で実施することができる。

１０Ａ 部屋（空間）
１０Ｂ 部屋（空間）
１０Ｃ 部屋（空間）
１０Ｅ 部屋（空間）
２０Ｄ 吸気ダクト
２２Ｄ 分岐ダクト
３０ 分岐チャンバー
３１ 筐体
３２ 上板
３２Ａ 吸気口
３４ 側板
３４Ｂ 分岐口
４０ 流量調整機構
４２ 軸体
５４ 板状部（仕切り板）
５６ 塞ぎ板
Ｐ 測定器
Ｃ 制御装置

Claims (3)

1. 円周に沿う側板に囲まれた内部が空洞とされている筐体と、
   前記筐体の上板に形成され、前記筐体の内部へ空気を導入する吸気ダクトが接続される吸気口と、
   前記側板に形成され、前記吸気ダクトから吸気された空気を前記筐体の内部から分岐して排出する分岐ダクトが接続される複数の分岐口と、
   前記分岐ダクトへ排出される空気量を調整可能な流量調整機構と、
   を備え、
   前記流量調整機構は、
   前記円周の中心部分で前記筐体に固定された軸体と、
   前記円周の径方向に沿って複数配置されて前記筐体の内部を仕切り、前記軸体に対し回動可能に連結された仕切り板と、
   前記仕切り板の先端に固定され、前記分岐口それぞれの開口率を個別に調整可能な塞ぎ板と、
   を備えた分岐チャンバー。
2. 前記流量調整機構は、
   前記軸体の内部に配置された複数のモーターと、
   前記軸体の周囲を取り囲み、前記仕切り板が立設された複数の筒状部と、
   を備え、
   前記筒状部が前記モーターによって回転する、
   請求項１に記載の分岐チャンバー。
3. 請求項１又は２に記載の分岐チャンバーと、
   前記分岐チャンバーに接続された分岐ダクトから空気が給気される各空間にそれぞれ設置され、前記空間の温度を測定する測定器と、
   前記測定器で測定された温度に基づいて前記分岐チャンバーにおける前記仕切り板の回動を自動制御する制御装置と、
   を備えた建物の換気システム。