JP6845592B1 - 換気システム - Google Patents

Abstract

【課題】小屋裏空間の有効利用を図るとともに、換気と空調の両方を連携させて、換気した空気と空調した空気に温度差が生じることを防止して、快適性を向上させることができる換気システムを提供する。【解決手段】小屋裏空間１０が小さく、室内空間１４が大きな建物において、屋根および壁全体を断熱とし、全熱交換器や顕熱交換器の熱交換素子２０を有し、外気から搬送される空気を小屋裏空間１０に取り込む第１の送風機１８と、小屋裏空間１０から外気へ空気を搬送する第２の送風機１９とを備えた換気装置１６と、熱媒体が熱源機２６と循環する熱交換器２５を有し、小屋裏空間１０の空気を室内空間１４へ搬送する送風機２１、２３を備えた空調装置１７とを小屋裏空間１０に設置し、小屋裏空間１０と室内空間１４間が流通する給気口２７を小屋裏空間１０と室内空間１４の境をなす天井部１５に形成した。【選択図】図１

Description

本発明は、一般住宅などの建物全体の空調並びに換気を行うための換気システムに関する。

全館での換気や空調を行う場合、居室ごとにダクトを設けないとならず、それは施工性及び施工費がかかっていた。極力、そういったダクト工事を最小限にすることが普及において、望まれるものとされた。

住宅の高気密高断熱が整備され、従来の個別エアコンや間欠冷暖房から、住宅業界では全館空調への動きが加速している。

下記特許文献は建物の小屋裏に空調装置を設置して冷暖房などの空調を行う空調システムとして提案されたものである。
特開２０１１−１３３１５６号公報

これは図７に示すように、空調システム１は、住宅２の小屋裏３に設置され温風または冷風を送風可能な空調装置４と、該空調装置４で発生した前記温風または冷風を各階に輸送する輸送ダクト５と、該輸送ダクト５から分岐して前記各階の居室６内の外壁７に沿って該各階の天井裏８にループ状、若しくは、馬蹄形状に配設された給気ダクト９と、該給気ダクト９と連通しペリメーターゾーンに前記温風または冷風を吹出し可能な吹出口と、を具備している。図中１２は屋根を示す。

この特許文献１によれば、住宅の小屋裏に設置される温風又は冷風を送風可能な空調装置と、該空調装置で発生した前記温風または冷風を各階に輸送する輸送ダクトと、を具備している。これにより、空調を所望する居室内に空調装置を別途取付ける必要がないので、当該空調装置の取付けによる圧迫感が生じることがなく、当該居室が広く感じられるという利点があるとされる。

現在の住宅は、断熱性気密性が向上し、室内の化学物質等が室内に滞留することもあり、建築基準法で、換気設備の義務化となり、時間０.５回以上の換気回数が制定される様になった。

室内における多様なサイズの粉塵、CO²自体は、除去するため、室内の換気回数をはやめる必要がある。換気回数を高くすることで、除去する割合を早めることができる。

しかし、外気が時間０.５回以上の換気回数になると、室温が寒くなり、生活者の快適性を損なうおそれがある。

従来の換気や空調システムは、換気と空調は独立しておのおの単独で動作することが主流であり、そのため、換気した空気と空調した空気に温度差が生じ室内で混合するときにそれが居住者にとって嫌な気流感となることで、不快感を生じさせていた。

本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、小屋裏空間の有効利用を図るとともに、換気と空調の両方を連携させて、換気した空気と空調した空気に温度差が生じさせることを防止して、快適性を向上させることができる換気システムを提供することにある。

前記目的を達成するため請求項１記載の本発明は、小屋裏空間と室内空間が境によって区切られ、小屋裏空間の容積が室内空間の容積より小さい建物において、屋根および壁全体を断熱とし、全熱交換器または顕熱交換器の熱交換素子を有し、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と、小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機とを備えた換気装置と、熱媒体が熱源機と循環する熱交換器を有し、小屋裏空間の空気を室内空間へ搬送する送風機を備えた空調装置とを小屋裏空間に設置し、小屋裏空間と室内空間が流通する給気口を小屋裏空間と室内空間の境をなす天井部に形成し、また、前記小屋裏空間から室内へ空気を搬送する空調装置の送風機にダクトを設け、そのダクト一端を、居室または複数階の居室に開口したことを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、小屋裏空間と室内空間が境によって区切られ、小屋裏空間の容積が室内空間の容積より小さい建物において、換気装置と空調装置とをともに小屋裏空間に設置するので、空調を所望する居室内に空調装置を置く必要がなく、小屋裏空間を有効に利用してダクトも最小限ですむ。

しかも、冬では、外気から入った空気が一旦小屋裏空間に入り、その小屋裏に入った空気が断熱された屋根や壁や、天井からの輻射熱と天井部に形成した給気口からの空気の室内温度の影響を受けて暖まり、その小屋裏空間の空気が、空調装置を介して室内へ送り込まれるため、直接冷たい空気が室内に入り込むことがないので、従来の換気システムより快適である。夏においても、小屋裏の温度が室内に近い温度になるため、外気を直接室内に取り込むより快適である。

また、換気装置には全熱交換器または顕熱交換器の熱交換素子があり、外気から小屋裏空間に取り込む空気と小屋裏空間から外気へ排出する空気とで熱交換を行い、小屋裏空間に外気流入する温度が低減できるため、室内への温度が低くなりにくくなりさらに快適性が上がる。

さらに、小屋裏空間の空気を室内へ搬送する送風機を備えた空調装置には熱交換器があり、熱交換器と熱源機が熱媒体で循環することによって、熱交換器に熱源機からの媒体を利用して、外気から入った空気をより温度調整でき、室内での居住者が快適となる。冬季においては、熱交換器の媒体を利用して室内への吹き出し空気温度をあげ、低減した温度の空気を上げることできる。夏季においては、逆に室温より高くなった空気の温度を低くすることができるため、快適性が増す。

なお、屋根および壁全体に断熱した建物であることも重要である。屋根断熱の場合と、天井断熱の場合を比較すると、明らかに、屋根断熱したときのほうが、換気した空気を一旦小屋裏空間に入れる方が室内との温度差が小さいものとなる。

また、小屋裏空間から室内へ空気を搬送する空調装置の送風機にダクトを設け、そのダクト一端を、居室または複数階の居室に開口したことにより室内へ吹き出す空気の場所を変えることができ、室内全体の換気を快適で効率よくできる。

請求項２記載の本発明は、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機から小屋裏空間へ空気が排出されるダクトを設け、そのダクト端を空調装置の吸い込み口の近傍に開口したことを要旨とするものである。

請求項２記載の本発明によれば、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機からのダクトが、室内へ搬送する空調装置の吸い込み口の近傍にあるので、室内へ送り込まれる空気の外気の割合が高くなるので、酸素などの割合が高くなり、居住している人や動物には快適である。また、

請求項３記載の本発明は、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機から小屋裏空間へ空気が排出されるダクトを設け、そのダクト端を小屋裏空間の端に開口し、第２の送風機に小屋裏空間から空気を取り入れるダクトを設け、そのダクト端を小屋裏空間の反対側の端に開口することを要旨とするものである。

請求項３記載の本発明によれば、外気から搬送される空気を小屋裏に取り込む第１の送風機に小屋裏空間へ空気が排出されるダクトが接続されていて、その一端が小屋裏空間の端にあり、外気へ搬送される空気を小屋裏から排出される第２の送風機に小屋裏から空気を取り入れるダクトが接続されていて、その一端が小屋裏空間の反対側の端にあるので、外気から流入する新鮮は空気が小屋裏内にたまりやすくなるため、室内へおくる小屋裏の新鮮な空気を長時間いれることが可能となり、断熱された屋根や壁の輻射熱を最大限受けることができるため、小屋裏内温度も高くとれる。

請求項４記載の本発明は、換気装置の外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機の送風能力が、空調装置の小屋裏空間の空気を室内へ搬送する送風機の送風能力よりも小さいことを要旨とするものである。

請求項４記載の本発明によれば、換気装置の送風機に汎用されている比較的搬送能力が小さいものを、また、空調装置の送風機に低価格で室内の換気回数を上げる送風能力の高いものを使うことで、小屋裏と室内の換気回数を合わせることができる。

仮に、小屋裏が２００m^３の場合に換気装置の送風能力が２００m^３／hなら、小屋裏を１時間に１回で換気できる。居室空間が４００m^３とすれば、送風能力の高い４００m³/hの送風装置を使えば、外気より冷たくない小屋裏空気を室内へ送り込むことができる。

請求項５記載の本発明は、小屋裏空間から室内へ空気を搬送する空調装置の送風機にダクトを設け、そのダクト一端を、床下空間に開口し、床下空間は外気との流通する口がなく、床下空間から室内空間への吹出し口を少なくとも１箇所は設けたことを要旨とするものである。

請求項５記載の本発明によれば、床下にダクトを接続して、少なくとも１個以上ある吹出し口などから空気を吹き出すことで、快適で効率よく室内の換気ができる。室内への吹出口は、床でもよいし壁や天井でもよい。

請求項６記載の本発明は、小屋裏空間から屋外へ搬送する送風機２は、一端を居室または複数階の居室に開口した室内からのダクトに接続することを要旨とするものである。

請求項６記載の本発明によれば、小屋裏空間から屋外へ搬送する送風機２は、一端を居室または複数階の居室に開口した室内からのダクトに接続することで、直接屋内の空気を屋外へ出すことができ、トイレなどの空気を室内に通過せず家全体の換気を快適で効率よくできる。

請求項７記載の本発明は、小屋裏空間から屋外へ搬送する第２の送風機は、密閉されたチャンバー構造である床下空間にダクトで接続し、そのチャンバーに室内空間と連通する吸込み口を少なくとも１箇所は設けることを要旨とするものである。

請求項７記載の本発明によれば、床下空間にダクトを接続することで、少なくとも１個以上ある吸込み口などから床下空間へ室内空間の空気を吸い込むことで、効率よく家全体の換気ができる。なお、吸込み口は、床でもよいし壁や天井でもよい。

以上述べたように本発明の換気システムは、小屋裏空間の有効利用を図るとともに、換気と空調の両方を連携させて、換気した空気と空調した空気に温度差が生じさせることを防止して、快適性を向上させることができるものである。

本発明の換気システムの第１実施形態を示す説明図である。 本発明の換気システムの第２実施形態を示す説明図である。 本発明の換気システムの第３実施形態を示す説明図である。 本発明の換気システムの第４実施形態を示す説明図である。 屋根断熱とした場合と、天井断熱した場合の換気をしていない小屋裏および室内の冬の季節での温度環境を示す説明図である。 屋根断熱とした場合と、天井断熱した場合の換気をしていない小屋裏および室内の夏の季節での温度環境を示す説明図である。 従来例を示す斜視図である。

以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は換気システムの第１実施形態を示す説明図で、図中１０は小屋裏空間、１１は居室、１３は床下空間で、全体が気密断熱の家で、小屋裏空間１０と室内空間１１が境によって区切られ、小屋裏空間１０の容積が室内空間１１の容積より小さい建物の場合である。

図中１５は小屋裏空間１０と室内空間１４の境をなす天井部である。

本発明は、建物は屋根および壁全体を断熱構造のものとした。本発明は小屋裏空間１０を換気に利用することを前提とするものであり、図５、図６に屋根断熱（左図）と天井断熱（右図）したときの、換気をしていない小屋裏および室内の温度環境を夏と冬で表したものを示す。

図５が冬の場合、図６が夏の場合である。明らかに、屋根断熱（左図）したときのほうが、換気した空気を一旦小屋裏に入れる方が室内との温度差が小さいことが判明する。

本発明は建物内の換気を行う換気装置１６と空気温度を調整する空調装置１７とを共に小屋裏空間１０に設置するものとした。その結果、各居室１１には空調装置を設置する必要がなくなる。

換気装置１６は、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機１である送風機１８と、小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機２である送風機１９とを備えており、外気から小屋裏空間に搬送される空気と小屋裏空間から外気へ搬送する空気とで熱交換を行う全熱交換器や顕熱交換器の熱交換素子２０を有する。全熱交換器と顕熱交換器は、素子の組成が異なる。構造はいろいろなタイプがあり、直交流や向流型がある。全熱交換器は紙や不織布でできているが、顕熱交換器は、樹脂など湿気を通さない素材でできているので、湿気は交換されない。お互い、熱交換するものの湿度を通すか通さないかで異なる。

空調装置１７は小屋裏空間１０の空気を室内空間１４へ搬送する送風機として、第３の送風機３である送風機２１、第４の送風機４である送風機２２、第５の送風機５である送風機２３を備え、吸込み口２４と、熱交換器２５を有する。

熱交換器２５は熱媒体を屋外等に設置する熱源機２６と循環させるもので、この媒体体には、水や不凍液に限らず、フロンガスなどの冷媒でも良い。また、熱交換器２５は、送風機２１〜送風機２３の前にあってもよく後にあっても良い。吸込み口や熱交換器、送風機は、単体でもよく複数あってもよい。冬季においては、熱交換器２５は熱媒体を利用して室内への吹き出し空気温度をあげ、低減した温度の空気を上げることできる。夏季においては、逆に室温より高くなった場合、空気の温度を低くすることができる。

天井部１５には小屋裏空間１０と室内空間１４が流通する給気口２７を形成する。

換気装置１６は、外気吹出し口２８、外気吸込み口２９と接続する。正確には小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機２である送風機１９が外気吹出し口２８と、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機１である送風機１８が外気吸込み口２９と接続する。

また、送風機１８には小屋裏空間１０へ空気が排出されるダクト３０を設け、そのダクト３０の端を、空調装置１７の吸込み口２４の近傍に開口した。

送風機１９には小屋裏空間１０へ開口する吸込み用ダクト３１を接続した。この吸込み用ダクト３１の小屋裏空間１０での開口箇所は前記ダクト３０の空調装置１７の吸い込み口２４の開口位置となるべく離すことが望ましい。

前記空調装置１７の小屋裏空間１０の空気を室内空間１４へ搬送する送風機としての送風機２１、送風機２２、送風機２３にはそれぞれダクト３２、３３，３４を接続するが、ダクト３２は例えば２階の居室１１に天井吹出し口３５として、ダクト３４は１階の居室１１に天井吹出し口３６として開口する。

ダクト３４はその一端を、床下空間１３に開口するものである。床下空間１３は密閉されたチャンバー構造であり、外気との流通する口がなく、室内へと床下空間１３からの吹出し口３７を少なくとも１箇所（図示では２箇所例示）は設けた。

図１の場合は、換気装置１６の送風機１８と送風機１９の送風能力は２００m^３／hとし、空調装置１７の送風機２１、送風機２２、送風機２３の送風能力は１００m^３／hとして、換気装置の外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機の送風能力が、空調装置の小屋裏空間の空気を室内へ搬送する送風機よりも大きいものとした。

図２は本発明の第２実施形態と示すもので、前記図１の第１実施形態とは逆に換気装置の外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機の送風能力が、空調装置の小屋裏空間の空気を室内へ搬送する送風機よりも小さいものとした。例えば、換気装置１６の送風機１８と送風機１９の送風能力は２００m^３／hとし、空調装置１７の送風機２１、送風機２２、送風機２３の送風能力は４００m^３／hとする。

前記第１、第２実施形態によれば、まず、換気に関しては、換気装置１６が小屋裏空間１０を介して、室内空間１４の換気を行う。

換気装置１６では第１の送風機である送風機１８が外気から搬送される空気を取込み、第２の送風機である送風機１９がダクト３１により小屋裏空間１０から空気を取込外気へ搬送する。外気から入った空気が一旦小屋裏空間１０に入り、その小屋裏空間１０に入った空気が全熱交換器や顕熱交換器の熱交換素子２０により室内温度の影響を受けて暖まる。

さらに、その小屋裏空間１０の空気が、空調装置１７に入る。空調装置１７には熱交換器２５があり、外気から入った空気を温度調整できる。

空調装置１７では送風機２１、送風機２２、送風機２３により、ダクト３２、３３、３４を介して例えば２階の居室１１に天井吹出し口３５から、１階の居室１１の天井吹出し口３６から、もしくは、床下空間１３に送られ、吹出し口３７から室内空間１４へ吹出される。

なお、送風機１８からはダクト３０により屋裏空間１０へ空気が排出されるが、そのダクト３０の端を、空調装置１７の吸い込み口２４の近傍に開口したので、外気の空気がそのまま室内へ送り込まれやすくなるため、室内の酸素などの割合が高く居住している人や動物には快適である。

図２に示すように、仮に、小屋裏が２００m^３の場合に換気装置の送風能力が２００m^３／hなら、小屋裏を１時間に１回で換気できる。居室空間が４００m^３とすれば、送風能力の高い４００m³/hの送風装置を使えば、外気より冷たくない小屋裏空気を室内へ送り込むことができる。

図３は、本発明の第３実施形態を示すもので、外気から搬送される空気を小屋裏空間１０に取り込む第１の送風機である送風機１８から小屋裏空間１０へ空気が排出されるダクト３０′はその端を小屋裏空間１０の端例えば、屋根先端近くに開口した。

これにより、第２の送風機である送風機１９に接続する小屋裏空間から空気を取り入れるダクト３１はそのダクト端を小屋裏空間１０の反対側の端に開口することになる。その結果、外気から流入する新鮮は空気が小屋裏内にたまりやすくなるため、室内へおくる小屋裏の新鮮な空気を長時間いれることが可能となる。
また、また、断熱された屋根や壁の輻射熱を最大限受けることができるため、小屋裏内温度も高くとれる。

図４は本発明の第４実施形態を示すもので、第２の送風機２である送風機１９に接続するダクト３１′は、一端を居室または複数階の居室の天井部に開口して、室内空間１４から空気を取り込むものとした。

さらに、このダクト３１′は、密閉されたチャンバー構造である床下空間１３に開口することもできる。密閉されたチャンバー構造である床下空間１３には吸込み口３８を少なくとも１箇所は設ける。

このようにすれば、直接屋内の空気を屋外へ出すことができ、トイレなどの空気を室内に通過せず家全体の換気を快適で効率よくできる。

また、床下空間１３にダクト３１′を接続することで、少なくとも１個以上ある吸込み口３８などから室内空間１４の空気を床下空間１３に吸い込むことで、効率よく家全体の換気ができる。吸込み口は、床でもよいし壁や天井でもよい。

１…空調システム ２…住宅
３…小屋裏 ４…空調装置
５…輸送ダクト ６…居室
７…外壁 ８…天井裏
９…給気ダクト １０…小屋裏空間
１１…居室 １２…屋根
１３…床下空間 １４…室内空間
１５…天井部 １６…換気装置
１７…空調装置 １８、１９、２１、２２、２３…送風機
２０…全熱交換器や顕熱交換器の熱交換素子
２４…吸込み口
２５…熱交換器 ２６…熱源機
２７…給気口 ２８…外気吹出し口
２９…外気吸込み口
３０、３０′、３１、３１′、３２、３３、３４…ダクト
３５、３６…天井吹出し口 ３７…吹出し口
３８…吸込み口

Claims (7)

1. 小屋裏空間と室内空間が境によって区切られ、小屋裏空間の容積が室内空間の容積より小さい建物において、屋根および壁全体を断熱とし、全熱交換器または顕熱交換器の熱交換素子を有し、外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と、小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機とを備えた換気装置と、熱媒体が熱源機と循環する熱交換器を有し、小屋裏空間の空気を室内空間へ搬送する送風機を備えた空調装置とを小屋裏空間に設置し、小屋裏空間と室内空間が流通する給気口を小屋裏空間と室内空間の境をなす天井部に形成し、また、前記小屋裏空間から室内へ空気を搬送する空調装置の送風機にダクトを設け、そのダクト一端を、居室または複数階の居室に開口したことを特徴とする換気システム。
2. 外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機から小屋裏空間へ空気が排出されるダクトを設け、そのダクト端を空調装置の吸い込み口の近傍に開口した請求項１記載の換気システム。
3. 外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機から小屋裏空間へ空気が排出されるダクトを設け、そのダクト端を小屋裏空間の端に開口し、第２の送風機に小屋裏空間から空気を取り入れるダクトを設け、そのダクト端を小屋裏空間の反対側の端に開口する請求項１または請求項２に記載の換気システム。
4. 換気装置の外気から搬送される空気を小屋裏空間に取り込む第１の送風機と小屋裏空間から外気へ空気を搬送する第２の送風機の送風能力が、空調装置の小屋裏空間の空気を室内へ搬送する送風機の送風能力よりも小さい請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の換気システム。
5. 小屋裏空間から室内へ空気を搬送する空調装置の送風機にダクトを設け、そのダクト一端を、床下空間に開口し、床下空間は外気との流通する口がなく、床下空間から室内空間への吹出し口を少なくとも１箇所は設けた請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の換気システム。
6. 小屋裏空間から屋外へ搬送する第２の送風機は、一端を居室または複数階の居室に開口した室内からのダクトに接続する請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の換気システム。
7. 小屋裏空間から屋外へ搬送する第２の送風機は、密閉されたチャンバー構造である床下空間にダクトで接続し、そのチャンバーに室内空間と連通する吸込み口を少なくとも１箇所は設ける請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の換気システム。