JP6783072B2 - 制御装置および該制御装置を備えた構造物の通気方法 - Google Patents

Description

本発明は、温度、湿度、空気質などの環境を改善するための外気を内部空間に取り入れる制御装置、および該制御装置を備えた構造物の通気方法に関する。

従来より、床下や小屋裏に外気連通部を設け、さらに壁内には床下と小屋裏を連通するための中空層を設けて夜間外気や地温による冷却効果を活用し、建物内外の温度差による自然通気により建物内に冷気溜りを形成する通気住宅が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

この通気住宅においては、たとえば、図１３に示すように、居住空間１０２を冷房機などにより冷却すると、内装材からの伝熱により得られた中空層１０３内の冷気が下降する。この場合、冷気が外部に漏れないように床下換気口１１３を閉鎖することで、図中斜線部で示すような冷気溜まりを形成することが可能となる。ここで、建物上層の外皮開口部１１６が開放されたままであっても、床下換気口１１３を閉鎖することにより、冷気の下降にひきずられて外皮開口部１１６から熱気が流入することはなくなる。なお、この図１３に示す通気住宅１０１は、斜線部分が非通気構造である。なお、通気住宅１０１においては、床下換気口１１３が閉鎖された場合、基礎から外皮開口部１１６間での間に非通気構造を形成することができる。

冷気溜まりは、冷房機を停止した後は、建物の遮熱性能によってある程度の時間は保冷されるが、温度が上昇し始めた際には、再度冷気を補充させる必要がある。この時、外気温が居住空間１０２の温度よりも低い場合には、図１４に示すように、床下換気口１１３および外皮開口部１１６を開放し、建物内外の温度差による自然通気により、コンクリート基礎１２０を含む中空層１０３の内部を外気によって冷却し、冷熱を蓄えることが可能となる。

特開２００４−２７０９７９号公報

ところで、上述の通気住宅１０２においては、湿度の制御がなされていないため、外気が低温であっても床下換気口１１３が開放され得る。このため、建物内に冷気溜りを形成するのには床下などの住宅内部の環境が悪化するなどのリスクがあった。

たとえば、夏には外気が２０℃以下の低温域になることがあるが、外気が２０℃以下のときに床下換気口１１３を開放すると床下内の空気温度が低温化する。この場合、床下内の相対湿度が上昇して飽和水蒸気量に近くなる環境が生じ易くなり、床下の高湿化につながる。

さらに、床下のコンクリート基礎やその他の建材の表面温度が露点温度を下回ると、建材の表面が湿る可能性がある。これを放置すれば、建材の表面が滴下し、結露のおそれが生じることになる。したがって、夏には外気が低温域である場合に床下換気口１１３を開放することは好ましくない。

また、外気の湿度が最も高くなる梅雨時には、床下内の空気温度と床下の建材の表面温度がほぼ同程度であるため、低温域の外気を床下に導入すれば、床下の高湿化や建材の表面が結露するおそれがより高くなる。このため、梅雨時には、床下換気口１１３を開放するべきでない。さらに、春に床下換気口１１３を開放するのは床下を温める場合であり、冬には極力床下から熱が逃げないようにしたい。
よって、床下換気口１１３を開閉するタイミングは、湿度の特徴が異なる期間（以下、季節期間という。）ごとの湿度も考慮して制御するべきである。

ここで、この問題を改善する手段としては、湿度計で外気の湿度を計測し、計測した湿度を用いて床下換気口１１３を制御することが考えられる。しかしながら、湿度計は温度計よりも耐久性が劣ることや、汚れると精度が低下するなどの問題がある。また、湿度計の場合、温度計のように簡単な掃除程度では足りず、こまめな点検・清掃が必要となるため、交換頻度を考慮すると費用負担も高額になってしまうため、精度よく使用し続けるのが困難である。

さらに、湿度計で直接外気の湿度を計測した場合には、一時的な湿度変化、立地条件や設置方法による条件変化、夜間に相対湿度が上昇する昼夜の湿度変化などに左右され、適切に床下換気口１１３を制御することができないという問題が生じる。この問題は、床下換気口１１３以外の外気取り入れ口の制御にも当てはまる。

このため、上述の通気住宅においては、湿度計で外気の湿度を計測して外気取り入れ口の開閉タイミングに反映させたとしても、湿度に応じて居住空間１０２内の環境を改善することができないという問題があった。

本発明の目的は、湿度計を用いずに、構造体内部の環境が悪化しないように、外気の湿度に応じて安定して継続的に構造物に外気を取り入れる制御装置および該制御装置を備えた構造物の通気方法を提供することである。

本発明の制御装置は、
構造物の内部空間に外気を通気させる開口部の開閉を制御する制御装置であって、
本日の日付を判定する日付判定部と、
前記構造物の位置する地域を特定する地域特定部と、
過去の気象データを基に算出された地域ごとの季節期間がプリセットされた季節期間判定用データを記憶する情報記憶部と、
前記本日の日付、および前記季節期間判定用データを用いて、前記地域特定部によって特定された地域における現在の季節期間を判定する季節期間判定部と、
各地域の季節期間ごとの温度に関する情報である、前記構造物の内部温度、前記構造物内の建材表面温度、外気露点温度を含む過去の温度情報を記憶する温度記憶部と、
外気絶対湿度を記憶する湿度記憶部と、
外気温を計測する温度センサーと、
前記温度センサーによって計測された前記外気温の他、前記地域特定部によって特定された地域の現在の季節期間における前記温度情報および前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度の中の少なくとも一方を用いて、前記開口部の開閉を制御する制御部と
を備えることを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記制御部は、前記内部温度、前記建材表面温度、および前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度を用いて基準温度を決定し、
前記外気温が前記基準温度以上である場合には前記開口部を開放し、前記外気温が前記基準温度未満である場合には前記開口部を閉鎖することを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記制御部が、前記現在の季節期間が梅雨であると判定した場合に、前記開口部を閉鎖することを特徴とする。
また、本発明の制御装置は、
前記制御部が、
前記現在の季節期間が夏であると判定した場合には、前記基準温度を前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度以上、且つ、前記内部温度または前記建材表面温度のいずれか低い温度以上に設定し、
前記現在の季節期間が秋であると判定した場合には、前記基準温度を前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度以上に設定することを特徴とする。
また、本発明の制御装置は、
前記制御部が、
前記現在の季節期間が夏であると判定した場合に、
前記外気温が前記内部温度以下であり、さらに前記建材表面温度が前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度以下である場合には、前記開口部を閉鎖することを特徴とする。
また、本発明の制御装置は、
前記制御部が、
前記外気温が前記内部温度以下でない場合、および前記外気温が前記内部温度以下であっても前記建材表面温度が前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度以下でない場合には、前記開口部を開放することを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
該構造物が住宅であり、前記開口部には、少なくとも床下換気口が含まれ、かつ前記制御部には、前記床下換気口の開閉を制御する床下開閉部が含まれ、
前記構造物の内部温度は、床下温度であり、前記構造物内の建材表面温度は、床下建材表面温度であることを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
現在の環境情報を取得する環境情報取得部を備え、
前記床下開閉部は、前記環境情報取得部により所定の環境情報が取得された場合には、前記床下換気口を閉鎖することを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記所定の環境情報は、台風、雷雨、雹、集中豪雨、濃霧、黄砂、近隣からの煙、悪臭、浸水のおそれに関する情報であることを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記季節期間判定部により判定された季節期間を２週間の範囲内で修正する修正部を備えることを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
該構造物は、前記床下換気口を開閉させることにより無駄な冷気流出と不要な熱気流入を防止し、居室内に良好な冷気溜りを形成するとともに、前記冷気溜り上層の暖気のみを排出する通気住宅であることを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記床下換気口は、断熱された床下空間の換気を行うことを特徴とする。

また、本発明の制御装置は、
前記開口部は、居住空間の上方に形成された中空層に、該中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設した第１の外皮開口部と、前記電動ファンを併設しない第２の外皮開口部と備えることを特徴とする。

本発明に係る構造物の通気方法は、
内部空間に外気を通気させる開口部を備えた構造物の通気方法であって、
本日の日付、および情報記憶部に記憶されている過去の気象データを基に算出された地域ごとの季節期間がプリセットされた季節期間判定用データを用いて、前記構造物の位置する地域における現在の季節期間を判定する季節期間判定ステップ、
温度センサーによって計測された外気温の他、前記構造物の位置する地域における現在の季節期間の温度に関する情報である、前記構造物の内部温度、前記構造物内の建材表面温度、および外気露点温度を含む過去の温度情報、および前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度の中の少なくとも一方に基づいて前記開口部の開閉を行うことにより通気を制御する通気制御ステップ
を含むことを特徴とする。

本発明に係る発明によれば、湿度計を用いずに、構造体内部の環境が悪化しないように、外気の湿度に応じて安定して継続的に構造物に外気を取り入れることができる。

実施の形態に係る通気住宅を模式的に示した断面図である。 実施の形態に係る通気住宅の床下換気口を示す図である。 実施の形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態に係る床下換気口の開閉を制御する際の基準温度を示すグラフである。 年間の大気中の絶対湿度の推移のイメージを示すグラフである。 実施の形態に係る通気住宅における床下換気口の制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係る床下換気口の開閉を制御する場合に用いる６月から９月の温度情報の具体例を示す図である。 実施の形態に係る通気住宅における７月の某日の床下換気口の開閉制御のイメージを示す図である。 実施の形態に係る通気住宅における８月の某日の床下換気口の開閉制御のイメージを示す図である。 実施の形態に係る通気住宅における９月の某日の床下換気口の開閉制御のイメージを示す図である。 他の実施の形態に係る通気住宅の床下換気口を示す図である。 他の実施の形態に係る通気住宅の床下換気口を示す図である。 従来の通気住宅において床下換気口を閉鎖して冷気溜りを形成する状況を示す図である。 従来の通気住宅において床下換気口を開放して冷気溜りの形成を開始する状況を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係る制御装置について、制御装置が建物内外の温度差による自然通気により建物内に冷気溜りを形成する通気住宅に適用される場合を例に説明する。図１は、実施の形態に係る通気住宅１を模式的に示した断面図である。ここで、図１は、本発明の効力もっとも有効に発揮できる中間期から夏季の状態を示している。

図１に示すように、通気住宅１は、コンクリート基礎２０、壁を構成する外装材２３、屋根を構成する外装材２５を外部に備え、内装材２６によって囲まれた居住空間２と、居住空間２以外の空間である中空層３を内部に備えている。

また、通気住宅１は、コンクリート基礎２０の外側に配置された断熱材２１、壁を構成する外装材２３の内側に配置された断熱材２２、および屋根を構成する外装材２５の内側に配置された断熱材２４などの複数種類の断熱材を備えている。なお、断熱材としては、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ウレタンなどの発泡樹脂系断熱材およびグラスウール、ロックウールなど繊維系の部材が用いられる。

ここで、断熱材２２、２４と外装材２３、２５との間には外側通気層２７が設けられている。外側通気層２７は、下端に設けられた開口部２７ａ、および上端（棟部）に設けられた開口部２７ｂを介して常時外気を流通させることが可能である。なお、外側通気層２７の開口部は、さらに軒部分やその他の箇所に設けられていてもよい。

また、コンクリート基礎２０の外側上方には、床下換気口１３が形成され、小屋裏には、排気ファンを併設した外皮開口部１６ａと、併設していない外皮開口部１６ｂが配置されており、通気住宅１は、床下換気口１３、外皮開口部１６ａ、および外皮開口部１６ｂを介して中空層３を外気と連通させている。ここで、外皮開口部１６ａ、１６ｂは、床下換気口１３の開放時に温度差換気が発生しやすいように、高さ方向になるべく距離をおいて形成していることが好ましく、図１では最上階の居住空間２の天井より上方の中空層３に形成されている。

また、通気住宅１においては、床下換気口１３、外皮開口部１６ａ、１６ｂおよび図示しない窓などを閉鎖した状態で隙間相当面積（Ｃ値）が５ｃｍ²／ｍ²以下となるように、外壁、屋根、開口部周りの隙間を気密材で処理している。これにより、通気住宅１の建物としての気密性能を向上させることができる。なお、気密材としては、例えばポリエチレンシートや粘着テープ、合板が用いられる。また、隙間相当面積（Ｃ値）は、２ｃｍ²／ｍ²以下であることが望ましく、１ｃｍ²／ｍ²以下であればさらに望ましい。

この場合、通気住宅１の気密等級はＡ−２等級（ＪＩＳ Ａ４７０６−１９９６）と同等以上が好ましく、Ａ−４等級と同等以上の性能を満たすことができればさらに好ましい。また、床下換気口１３は、内外の温度条件に応じてきめ細かく開閉させて冷気溜まりを効果的に形成することができるように、自動開閉に適した態様とするのが好ましい。

また、通気住宅１の工法については、断熱材２１、２２、２４が柱、梁、耐力合板などの構造体の外側に位置するようにした外張り工法が、中空層３を容易に確保可能であるという点で良好であるが、断熱材の厚みに中空層３を確保できる程度の余裕があれば、断熱材が構造体の内部に位置する充填断熱工法としてもよい。また、コンクリート基礎２０部分の断熱材２１は、省略することもできるが、図１のように外気側または図示しない内側に設ければ、外部からの熱の影響をより少なくできる。

図２は、実施の形態に係る床下換気口１３を示す図である。床下換気口１３は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開閉板１１、枠部分１５、支持部材１７、および支持部材１７を介して開閉板１１の回動を制御する床下開閉部３３を備えている。ここで、図２（Ａ）に示すように、床下開閉部３３が開閉板１１を回動させ、開閉板１１によって枠部分１５の開口を塞いだ場合に床下換気口１３が閉鎖され、図２（Ｂ）に示すように、開閉板１１によって枠部分１５の開口を開いた場合に床下換気口１３が開放される。

なお、床下開閉部３３としては、電動モーターの他、電磁弁またはバネなどの駆動装置を含む構成を採用することができる。
図３は、通気住宅１の通気機能を制御する図示しない制御装置の構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置５２は、通気住宅１の環境を統括的に制御する制御部３０を備えている。制御部３０には、通気住宅１が建築されている地域を設定する地域設定部５６、床下換気口１３の近傍の外気温を計測する温度センサー３２、カレンダー情報や後述する季節期間判定用データを記憶する情報記憶部５８、床下換気口１３の開閉を制御するのに必要な温度情報や基準温度（後述）等を記憶する温度記憶部５９、後述する外気絶対湿度を記憶する湿度記憶部６０、制御部３０が設定した季節期間を変更するスキップスイッチ６２、床下開閉部３３、外皮開口部１６ａの排気ファンの運転を制御するファン制御部６４、外皮開口部１６ｂの開閉を制御する外皮開閉部６６、居住空間２内の温度を居住者の好む任意の温度に設定する温度設定部６８、タイマー７０、ネットワークを介してｗｅｂサーバとの通信を行う通信部７２が接続されている。
ここで、地域設定部５６は、図示しない地域設定スイッチを居住者等が操作することによって通気住宅１が建築されている地域を設定する。

また、情報記憶部５８に記憶されている季節期間判定用データには、過去の気象データを基に算出された地域ごとの季節期間がプリセットされている。この季節期間判定用データにおいては、たとえば、地域が関東であれば、冬が１１月１５日〜４月１０日の間、春が４月１１日〜５月２０日の間、梅雨が５月２１日〜８月６日の間、夏が８月７日〜１０月２０日の間、秋が１０月２１日〜１１月１４日の間のように設定されている。なお、この関東の季節期間はあくまでも一例であり、他の期間を季節期間として適用しても構わない。

図４は、温度記憶部５９に記憶されている温度情報のイメージを示すグラフである。図４に示すように、温度記憶部５９には、過去の温度情報として、床下温度８６、床下コンクリート表面温度８８、外気温度９０、外気露点温度９２が記憶されている。これらの温度情報は地域によって値が異なるため、それぞれ地域ごとに記憶されている。なお、図４に示す床下温度８６、床下コンクリート表面温度８８、外気温度９０、外気露点温度９２は、所定の期間（たとえば月や週など）の平均の年間推移を示すデータである。また、温度記憶部５９には、床下換気口１３を開閉する際の基準となる基準温度８４が記憶されている。基準温度８４については、別途後述する。

ここで、床下温度８６は、温度計を用いて実測された床下の温度のデータであり、主に温度センサー３２によって計測された現在の外気温と比較して用いられる。また、外気温度９０は、床下換気口１３の近傍で計測された外気の温度である。また、床下コンクリート表面温度８８は、床下温度８６と地温を平均して得られた計算値であり、床下換気口１３を閉鎖して床下への外気導入を防止するか否かを決定する際の指標として用いられる。また、外気露点温度９２は、外気が飽和水蒸気量になる温度であり、床下コンクリート表面温度８８と比較して用いられる。なお、床下温度８６としては、実測値に代えて、たとえば理論的に求められる計算値等を用いてもよい。また、床下コンクリート表面温度８８としては、計算値に限らず、たとえば実測値を使用してもよい。

湿度記憶部６０に記憶されている外気絶対湿度は、床下換気口１３を開閉する際の基準となるパラメータであり、基準温度８４を決定する際に用いられる。外気絶対湿度としては、月、周、旬等の平均絶対湿度から短い期間（たとえば、時間、分、秒等）を抽出したものが用いられる。ここで、図５に示すグラフには、鹿児島県において計測されたある年の年間の大気中の絶対湿度の推移が示されている。図５によれば、鹿児島県の場合、１月の絶対湿度が最も低く４ｇ／ｋｇＤＡであり、８月の絶対湿度が最も高く１８ｇ／ｋｇＤＡである。このように、大気中の水蒸気量は季節によって変化するが、この変化はどの地域でも毎年ほぼ一定している。このため、地域と季節が認識できれば、その地域の年間を通じた大気中の絶対湿度から外気露点温度を推測することが可能となる。よって、湿度計を用いることに代えて、季節期間判定用データを用いて通気住宅１の位置する地域の季節期間を判定し、判定された季節期間の温度情報を用いて床下換気口１３を開閉することにより、季節期間ごとの外気の湿度に応じた床下換気口１３の制御が可能となる。

次に、図６のフローチャートを参照しながら、実施の形態に係る通気住宅１における床下換気口１３の基本的な開閉処理について通気住宅１が関東に位置する場合を例に説明する。まず制御部３０は、情報記憶部５８に記憶されているカレンダーに基づいて本日の日付を認定する（ステップＳ１）。次に、制御部３０は、季節期間判定用データを参照し、関東における現在の季節期間を判定する（ステップＳ２）。たとえば、本日の日付が６月１日あれば関東における現在の季節期間が梅雨であると判定し、本日の日付が８月１０日であれば、関東における現在の季節期間が夏であると判定する。

ここで、関東における現在の季節期間が梅雨である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、制御部３０は、床下開閉部３３を介して床下換気口１３を閉鎖し（ステップＳ７）、床下に外気を取り込まないようにする。梅雨は、床下温度と外気露点温度が最も近接する季節期間であることから、床下換気口１３を閉鎖することにより、床下に結露を生じにくくすることができる。

一方、判定した季節期間が梅雨でない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、たとえば関東における現在の季節期間が夏の場合、制御部３０は、温度センサー３２によって計測されている床下換気口１３の近傍の現在の外気温を認識するとともに、温度記憶部５９から関東における夏の床下温度８６を読みだす。次に、制御部３０は、現在の外気温が床下温度８６以下であるか否かを判定する（ステップＳ４）。現在の外気温が床下温度８６以下でない場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、制御部３０は、床下開閉部３３を介して床下換気口１３を開放し（ステップＳ５）、床下に外気を導入して熱籠りを緩和する。一方、現在の外気温が床下温度８６以下である場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、制御部３０は、温度記憶部５９から関東における夏の床下コンクリート表面温度８８と外気露点温度９２を読みだす。次に、制御部３０は、床下コンクリート表面温度８８が、外気露点温度９２以下であるか否かを判定する（ステップＳ６）。

床下コンクリート表面温度８８が、外気露点温度９２以下でない場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、制御部３０は、床下開閉部３３を介して床下換気口１３を開放し（ステップＳ５）、床下に外気を導入する。一方、床下コンクリート表面温度８８が、外気露点温度９２以下である場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、制御部３０は、床下開閉部３３を介して床下換気口１３を閉鎖し（ステップＳ７）、床下に外気を取り込まないようにする。なお、図４に示すグラフによれば、関東における夏の床下コンクリート表面温度８８は、外気露点温度９２よりも高いため、床下換気口１３は開放される。

これにより、外気によって床下が冷えすぎることがなくなり、床下の湿度を継続的に飽和水蒸気量に近づけないようにすることができる。したがって、基礎コンクリートを湿らせる恐れのある危険な外気を床下に充満させないようにすることができ、床下に結露が生じ難くすることができる。

次に、温度記憶部５９に記憶されている基準温度８４について説明する。基準温度８４は、床下温度８６、床下コンクリート表面温度８８、外気露点温度９２、および外気絶対湿度の中の少なくとも一つを用いて決定される温度であり、地域ごとの季節期間に応じて床下換気口１３を開閉する場合の指標として用いられる。床下開閉部３３は、温度センサー３２によって計測された現在の外気温が基準温度８４以上である場合には、床下換気口１３を開放し、現在の外気温が基準温度８４未満である場合には、床下換気口１３を閉鎖する。

たとえば、温度記憶部５９に記憶されている床下温度８６、外気露点温度９２、床下コンクリート表面温度８８が、図７に示すような温度であったとする。すなわち、床下温度８６については、６月が２０℃、７月が２３℃、８月が２６℃、９月が２３℃であり、外気露点温度９２については、６月が１５℃、７月が２１℃、８月が２２℃、９月が１８℃であり、床下コンクリート表面温度８８については、６月が１６℃、７月が２１℃、８月が２３〜２４℃、９月が２３℃であったとする。なお、８月の外気露点温度９２の２２℃は年間における最高値である。また、床下コンクリート表面温度８８については、６月〜８月にかけて床下温度８６よりも低くなるという特徴がある。また、床下温度８６は常に外気露点温度９２よりも高い。

この場合、６月から９月の間においては、常に床下温度８６が外気露点温度９２よりも高いことから、この点に限っては床下換気口１３を開放して外気を導入できそうにも思えるが、現在の外気温が床下温度８６を下回る場合には、床下を冷やさないように、床下換気口１３を閉鎖することを考慮する必要がある。また、現在の外気温が外気露点温度９２を下回る場合には、継続的に床下の飽和水蒸気量に近づく恐れがあるため、床下換気口１３を閉鎖して外気導入による結露のおそれを防止することを考慮する必要がある。また、現在の外気温が床下コンクリート表面温度８８を下回る場合には、床下の基礎コンクリートの表面で滴下が生じて結露につながるおそれがあるため、床下換気口１３を閉鎖することを考慮する必要がある。

なお、基準温度８４を決定する際には、床下温度を下げないこと、基礎コンクリートを湿らせないこと、危険な外気を充満させないこと、７月の基準温度８４については高湿化する８月に備えること、などに留意する。また、基準温度８４を決定する際には、必要に応じて湿度記憶部６０に記憶されている外気絶対湿度を使用する。

次に、基準温度８４を決定する際の具体例について各月ごとに説明する。６月の場合、図７に示すように、外気露点温度９２と床下コンクリート表面温度８８が近似しており、床下に外気を導入すること自体が好ましくない。このため、常に床下換気口１３が閉鎖されるように基準温度８４を設定する。

７月の場合、図７に示すように、床下温度８６が外気露点温度９２よりも高いものの、図８に示すように、外気露点温度９２と床下コンクリート表面温度８８が近いため、基礎コンクリートを冷やすことは好ましくない。また、床下に外気を充満させることも危険なため、２１℃を基準温度８４とすることが考えられる。ただし、７月の場合、すぐに８月になって外気露点温度９２が上昇すると、７月の床下温度８６や床下コンクリート表面温度８８との差が小さくなる恐れがあるので、基準温度８４は安全をみて８月同等の２４℃に設定する。

この場合、図８に示すように、日中に現在の外気温９３が上昇して２４℃を超えると制御部３０は、床下開閉部３３を介して床下換気口１３を開放する。午後になり現在の外気温９３が下降して２４℃以下になると制御部３０は、再び床下換気口１３を閉鎖する。

８月の場合、図７に示すように、７月と同様に床下温度８６は外気露点温度９２よりも高い。しかし、図９に示すように、８月になると外気露点温度９２が上昇するため、基礎コンクリートを冷やさないように、基準温度８４を２４℃に設定する。床下換気口１３の開閉処理については、７月の場合と同様である。

９月の場合、図７に示すように、７、８月と同様に床下温度８６は外気露点温度９２よりも高い。しかし、図１０に示すように、９月になると、冬型の気圧配置に近づいて外気の乾燥が進むため床下が高湿化する恐れは小さくなるものの、低温の外気が長時間床下に充満することは好ましくない。よって、基準温度８４を１８℃に設定する。床下換気口１３の開閉処理については、７、８月の場合と同様である。

この実施の形態の通気住宅１に配置された制御装置５２によれば、湿度計を用いることに代えて、季節期間判定用データを用いて通気住宅１の位置する地域の季節期間を判定し、さらに季節期間の温度情報と温度センサー３２によって計測された外気温とを用いて床下換気口１３の開閉を制御することにより、各地域の季節期間ごとの外気の湿度に対応させて安定して継続的に外気を取り入れ、湿度によって構造体内部の環境が悪化しないようにすることができる。
たとえば、春には床を温め、梅雨には床下を保温し、夏には床下を冷やさず、秋には乾燥空気を長時間導入して排湿または低湿化を促進することができる。

また、不安定で長期耐久性の劣る湿度センサーに代えて制御装置５２を用いることにより、外気の湿度に応じた床下換気口１３の開閉制御を低コストで実現することができる。

なお、上述の実施の形態において、悪天候や大気の条件が悪い場合などに床下換気口１３を閉鎖し、外気を取り込まないようにしてもよい。たとえば、制御部３０は、通信部７２を介して、ネットワーク上に台風、雷雨、雹、集中豪雨、濃霧、黄砂、近隣からの煙、悪臭、浸水のおそれに関する情報などが掲載されているか否かをリアルタイムでチェックする。そして、これらの情報が取得された場合、制御部３０は、床下換気口１３を閉鎖する。なお、ネットワークには、たとえば、ソーシャル・ネットワーキング・サービスなどが含まれる。これにより、的確に構造体内部の環境悪化を防止することができる。

同様に、夏に気温が急激に低下した場合にも、床下換気口１３を閉鎖してもよい。ここで、気温の急激な低下については、たとえば、所定の時間内に気温が一定の温度以上低下したか否かによって判定する。

なお、上述の実施の形態において、季節期間判定用データに、スキップスイッチ６２により変更できる２週間程度の季節期間が含まれていてもよい。本発明のように、季節期間の判定に過去の気象情報を使用する場合、年によって異なる季節変化の違いに配慮して通気制御することには困難を伴う。特に、最も湿度に留意する必要がある梅雨や夏においては、外気の湿度の影響を安全側に判断できるようにする必要がある。かかる問題は、季節期間判定用データにおいて、季節期間を変更することが可能な期間を２週間程度設けることで解決することが可能である。

ここで、具体的なケースとして、梅雨に床下換気口１３の開閉を制御する場合を例に説明する。例えば、季節期間判定用のデータの梅雨入りの時期をその地域の過去の最も早い日付に設定し、梅雨明けの時期をその地域の過去の最も遅い日付に設定したとする。ここで、地域が関東に設定されていれば、梅雨の季節期間は最長５月２１日〜８月６日となる。

この場合、梅雨の季節期間が非常に長く設定されるため、梅雨の最中に湿度に留意した通気制御を行うことの確実性は向上する。一方で、本来、春や夏の湿度に応じて外気を取り入れるべき時季には床下換気口１３を閉鎖することとなり、かえって居住空間２の快適性を損ねてしまう。

そこで、居住者によるスキップスイッチ６２の操作や外部情報を用いて、季節期間判定用データで設定されている季節時期のはじめや終わりを２週間程度ずらすことができるようにすることで、梅雨入りや梅雨明けなどの季節期間の変わり目における通気制御を居住者の季節感に合わせて修正することが可能となる。これにより、季節期間ごとの湿度や外部温度に応じて適切に外気を取り入れることができ、快適な居住空間２を提供することができる。

なお、スキップスイッチ６２により季節期間を２週間程度変更する場合の具体例について、以下に追記する。たとえば、地域が関東に設定されている場合、冬の終盤である３月２８日〜４月１０日の間は、居住者はスキップスイッチ６２を操作して季節期間を春に先送りする。また、梅雨のはじめの５月２１日〜６月３日の間には、季節期間を春に戻し、梅雨の終盤の７月２４日〜８月６日の間には、季節期間を夏に先送りし、夏の終盤の１０月７日〜１０月２０日の間には、季節期間を秋に先送りし、秋の終盤の１１月１日〜１１月１４日の間には、季節期間を冬に先送りする。

また、上述の実施の形態において、温度設定部６８により温度を設定してもよい。ここでたとえば、居住者が温度設定部６８により冷房温度として２８℃を設定した場合、制御部３０は、外気温が２８℃以上であれば床下開閉部３３を介して床下換気口１３を閉鎖し、外皮開口部１６ａ、１６ｂよりも下方の中空層３を非通気にして冷気溜りを形成する。一方、外気温が２８℃未満であれば床下換気口１３を開放し、床下換気口１３よりも上方の中空層３に外気を通気させて冷却する。さらに、外気温が夏の基準温度８４を下回った場合には、制御部３０は、再び床下換気口１３を閉鎖して床下に高湿化した低温の外気を取り込まないようにし、床下の結露を防止する。

また、上述の実施の形態において、タイマー７０を用いて床下換気口１３の開閉時間を行うようにしてもよい。たとえば、夏季において、タイマー７０を７：００〜１８：００を昼間と設定し、それ以外の時刻を夜間と設定する。この場合、制御部３０は、昼間において床下換気口１３を閉鎖し、外皮開口部１６ａ、１６ｂよりも下方の中空層３を非通気にして冷気溜りを形成する。一方、夜間になると床下換気口１３を開放し、床下換気口１３よりも上方の中空層３に外気を通気させて冷却する。なお、この場合においても、外気温が夏の基準温度８４を下回った場合には、床下換気口１３を閉鎖して床下に高湿化した低温の外気を取り込まないようにする。

また、上述の実施の形態において、将来的には、実測された外気温、湿度、床下温度を総合的に判断することにより、さらに最適な基準温度８４を導くことが可能となることが想定される。

また、上述の実施の形態において、床下コンクリート表面温度８８に代えて、コンクリート以外の他の床下の建材の表面温度が温度情報として温度記憶部５９に記憶されていてもよい。

また、上述の実施の形態においては、床下換気口１３の開閉を制御する場合を例に説明しているが、ファン制御部６４による排気ファンの運転や、外皮開閉部６６による外皮開口部１６ｂの開閉を、床下換気口１３と同様に、その地域の季節期間の温度情報、外気絶対湿度、外気温を用いて行うようにしてもよい。なお、この場合、温度センサー３２は、外皮開口部１６ａ、１６ｂ近傍の温度を計測できるようにしてもよい。

また、上述の実施の形態においては、湿度計を用いることに代えて制御装置５２を通気住宅１に設置した場合を例に説明しているが、必ずしも通気住宅でなく、たとえば、通常の住宅、船や飛行機などの構造体にも制御装置５２を設置してもよい。この場合においても、季節期間ごとの外気の湿度に応じた通気を行うことにより、適切に室内や構造体内部の環境改善を図ることができる。なお、構造物に床下が存在しない場合、制御部３０は、温度情報として、床下温度８６、床下コンクリート表面温度８８に代えて、構造物の内部温度、構造物内の建材表面温度を用いて開口部の開閉を制御してもよい。

また、上述の実施の形態においては、カレンダー情報や季節期間判定用データが予め情報記憶部５８に記憶されている場合を例に説明しているが、通信部７２を介してカレンダー情報や季節期間判定用データをその都度取得するようにしてもよい。また、床下温度８６、床下コンクリート表面温度８８、外気露点温度９２などの温度情報や外気絶対湿度についても通信部７２を介して取得するようにしてもよい。

また、上述の実施の形態において、床下換気口１３は、必ずしも図２に示す態様に限定されない。たとえば、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、筒状部材４０を備え、筒状部材４０の内部に、気密材４２、開閉弁４１、および開閉弁４１の軸部分４３が配置されている。ここで、気密材４２は、筒状部材４０の内周に沿って環状に配置されている。また、開閉弁４１は、軸部分４３によって回動可能に支持されており、図１１（Ｂ）に示す気密材４２と接触することにより床下換気口１３を閉鎖し、気密材４２から離れることで床下換気口１３を開放する。

また、床下換気口１３は、開閉弁４１の回動を制御する床下開閉部３３を備えている。床下開閉部３３としては、電動モーターの他、電磁弁またはバネなどの駆動装置を含む構成が採用することができる。

また、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、開閉弁４１が軸部分４３とともに回転して閉鎖可能な構成であってもよい。この場合、床下開閉部３３は、電動モーターなどの駆動装置を一体に組み込まず、床下換気口１３から離れた電動モーターを用いて、ワイヤーなどで軸部分４３を回転させるなどして、複数の床下換気口１３の自動開閉を行うことも可能である。

また、床下開閉部３３は、自動開閉の制御が可能なものであれば必ずしも上述の実施の形態に示したものに限定されず、たとえば、電動によらず、空気圧を利用して開閉を制御するものでもよい。

また、上述の実施の形態において、床下換気口１３の外側または内側に、断熱気密性を有する手動開閉扉を設けてもよい。そして、冬季は手動開閉扉を閉め、その他の季節期間は、手動開閉扉を開放し、床下換気口１３を自動開閉させる。この場合、床下換気口１３の断熱気密性能を必要としない。

また、上述の実施の形態における外皮開口部１６ｂは、通常の場合、中間期から夏季には開放とし、冬季は閉鎖されて用いられるが、通気住宅１が気密性能を有するのであれば手動で開閉できるようにしてもよい。開閉方法は、床下換気口１３の制御部３０を用いてもよく、遠隔操作による開閉機能のみによって操作が可能なものでもよい。

また、上述の実施の形態において、制御部３０が、報知部を備え、床下換気口１３の外側または内側に備えられた手動開閉扉や外皮開口部１６ｂ、その他の窓など、床下換気口１３以外の開口部が開閉された場合にその旨を報知するようにしてもよい。なお、報知部としては、音声を発信するアラームなどが含まれる。

また、上述の実施の形態において、地域によっては、春・梅雨・夏・秋・冬の５つの時季以外に、秋雨、霧などの他の時季を季節期間に設定してもよい。これにより、湿度に特徴のある時期をより明確に季節期間に反映させることができる。

また、上述の実施の形態において、季節期間判定用データ、温度情報、基準温度８４、外気絶対湿度は同一の記憶部に記憶されていてもよい。

また、上述の実施の形態において、外皮開口部１６ａは、排気ファンを運転した状態で中空層３の空気を外部に排出する。また、外皮開口部１６ｂは、床下換気口１３を開放した場合には外気の給気口となり、床下換気口１３を閉鎖した場合には排気口に切り替えられる。すなわち、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転したまま床下換気口１３を閉鎖すると、中空層３の内部に負圧が生じ、外皮開口部１６ｂから外気を給気することが可能となる。一方、外皮開口部１６ａの排気ファンを運転したまま床下換気口１３を開放すると、中空層３の内部に十分な外気が導入される。ここで、中空層３の内部の圧力が建物外部に対し正圧となる場合、外皮開口部１６ｂも外皮開口部１６ａと同様に排気口となる。

このため、外皮開口部１６ｂが給気口となった時は、暖気が溜まりやすい小屋裏などの上部の中空層３に外気を直接導入することができる。これにより、中空層３の温度改善が容易になるとともに、下層の中空層３の冷気溜りの温度上昇を防ぐことも可能となる。また、外皮開口部１６ｂが排気口となった時は、床下からの外気導入量を増やすことが可能となり、より効率よく冷気を形成することが可能となる。

１ 通気住宅
２ 居住空間
３ 中空層
１３ 床下換気口
１６ａ 外皮開口部
１６ｂ 外皮開口部
２０ コンクリート基礎
３０ 制御部
３２ 温度センサー
５２ 制御装置
５６ 地域設定部
５８ 情報記憶部
５９ 温度記憶部
６０ 湿度記憶部
６２ スキップスイッチ
６４ ファン制御部
６６ 外皮開閉部
６８ 温度設定部
８４ 基準温度
８６ 床下温度
８８ 床下コンクリート表面温度
９２ 外気露点温度

Claims (14)

1. 構造物の内部空間に外気を通気させる開口部の開閉を制御する制御装置であって、
   本日の日付を判定する日付判定部と、
   前記構造物の位置する地域を特定する地域特定部と、
   過去の気象データを基に算出された地域ごとの季節期間がプリセットされた季節期間判定用データを記憶する情報記憶部と、
   前記本日の日付、および前記季節期間判定用データを用いて、前記地域特定部によって特定された地域における現在の季節期間を判定する季節期間判定部と、
   各地域の季節期間ごとの温度に関する情報である、前記構造物の内部温度、前記構造物内の建材表面温度、外気露点温度を含む過去の温度情報を記憶する温度記憶部と、
   外気絶対湿度を記憶する湿度記憶部と、
   外気温を計測する温度センサーと、
   前記温度センサーによって計測された前記外気温の他、前記地域特定部によって特定された地域の現在の季節期間における前記温度情報および前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度の中の少なくとも一方を用いて、前記開口部の開閉を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする制御装置。
2. 前記制御部は、前記内部温度、前記建材表面温度、および前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度を用いて基準温度を決定し、
   前記外気温が前記基準温度以上である場合には前記開口部を開放し、前記外気温が前記基準温度未満である場合には前記開口部を閉鎖することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記現在の季節期間が梅雨であると判定した場合に、前記開口部を閉鎖することを特徴とする請求項１または２記載の制御装置。
4. 前記制御部は、
   前記現在の季節期間が夏であると判定した場合には、前記基準温度を前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度以上、且つ、前記内部温度または前記建材表面温度のいずれか低い温度以上に設定し、
   前記現在の季節期間が秋であると判定した場合には、前記基準温度を前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度もしくは前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度以上に設定することを特徴とする請求項２記載の制御装置。
5. 前記制御部は、
   前記現在の季節期間が夏であると判定した場合に、
   前記外気温が前記内部温度以下であり、さらに前記建材表面温度が前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度以下である場合には、前記開口部を閉鎖することを特徴とする請求項１記載の制御装置。
6. 前記制御部は、
   前記外気温が前記内部温度以下でない場合、および前記外気温が前記内部温度以下であっても前記建材表面温度が前記温度記憶部に記憶されている外気露点温度以下でない場合には、前記開口部を開放することを特徴とする請求項５記載の制御装置。
7. 該構造物は住宅であり、前記開口部には、少なくとも床下換気口が含まれ、かつ前記制御部には、前記床下換気口の開閉を制御する床下開閉部が含まれ、
   前記内部温度は、床下温度であり、前記建材表面温度は、床下建材表面温度であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 現在の環境情報を取得する環境情報取得部を備え、
   前記床下開閉部は、前記環境情報取得部により所定の環境情報が取得された場合には、前記床下換気口を閉鎖することを特徴とする請求項７記載の制御装置。
9. 前記所定の環境情報は、台風、雷雨、雹、集中豪雨、濃霧、黄砂、近隣からの煙、悪臭、浸水のおそれに関する情報であることを特徴とする請求項８記載の制御装置。
10. 該構造物は、前記床下換気口を開閉させることにより無駄な冷気流出と不要な熱気流入を防止し、居室内に良好な冷気溜りを形成するとともに、前記冷気溜り上層の暖気のみを排出する通気住宅であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか一項に記載の制御装置。
11. 前記床下換気口は、断熱された床下空間の換気を行うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれか一項に記載の制御装置。
12. 前記季節期間判定部により判定された季節期間を２週間の範囲内で修正する修正部を備えることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. 前記開口部は、居住空間の上方に形成された中空層に、該中空層から屋外への排気を行う電動ファンを併設した第１の外皮開口部と、前記電動ファンを併設しない第２の外皮開口部と備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の制御装置。
14. 内部空間に外気を通気させる開口部を備えた構造物の通気方法であって、
    本日の日付、および情報記憶部に記憶されている過去の気象データを基に算出された地域ごとの季節期間がプリセットされた季節期間判定用データを用いて、前記構造物の位置する地域における現在の季節期間を判定する季節期間判定ステップ、
    温度センサーによって計測された外気温の他、前記構造物の位置する地域における現在の季節期間の温度に関する情報である、前記構造物の内部温度、前記構造物内の建材表面温度、および外気露点温度を含む過去の温度情報、および前記外気絶対湿度から導かれる外気露点温度の中の少なくとも一方に基づいて前記開口部の開閉を行うことにより通気を制御する通気制御ステップ
    を含むことを特徴とする構造物の通気方法。

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