JP6920934B2

JP6920934B2 - 建物のダブルスキン構造の換気制御システム及び換気制御方法

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Publication number: JP6920934B2
Application number: JP2017173136A
Authority: JP
Inventors: 静雄岩瀬
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2017-09-08
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-09-08
Also published as: JP2019049376A

Description

本発明は、建物のダブルスキン構造の換気制御システム及び換気制御方法に関する。

従来、屋内側に配された内側面材と、内側面材の屋外側に間隔をあけて配された外側面材と、を備えた建物のダブルスキン構造が知られている。

また、下記特許文献１には、内側面材と外側面材との間に画成された空気層の上部及び下部に、それぞれ屋外通気口と屋内通気口とを設けたダブルスキン構造が提案されている。この構造では、切替機構により屋外通気口及び屋内通気口を選択的に開閉して空気層内に空気を流通させている。

特開２００２−２５６６３７号公報

しかしながら、特許文献１のダブルスキン構造では、夏期には外気を空気層に流通させているだけであり、冬期には循環路を切り替えて屋内の空気を空気層に流通させ、外側面材を介して外気と熱交換された空気を空調設備に循環しているだけである。ここで、ビルの居室などにおいてはビル衛生管理法を順守する必要があり、屋内の二酸化炭素濃度を所定値以下にしなければならない。そのため、屋内の空気を一定割合で外気と交換する必要がある。したがって、屋内の空調空気を外部に排出するに当たっては、エネルギー効率を上げつつ、効果的に外部に排出することが望まれている。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、屋内環境を好適に確保しつつ、効果的に空調空気を外部に排出させることができる建物のダブルスキン構造の換気制御システム及び換気制御方法を提供することである。

本発明の第一の態様は、建物の外壁を形成する外側面材と、該外側面材から屋内側に間隔をあけて配された内側面材とで中空層を形成する建物のダブルスキン構造における換気制御システムであって、前記中空層に屋内の空調空気を供給する空調空気供給部と、前記中空層の上下において屋外と連通させる開閉機構と、を前記屋内の空調設備の運転状況に応じて制御する制御装置を備え、前記空調空気供給部は、前記制御装置に接続され、前記制御装置から制御信号が出力される場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給し、前記制御装置から制御信号が出力されない場合は、前記中空層に屋内の空調空気を供給しない、ことを特徴とする換気制御システムである。

本発明の第二の態様は、第一の態様に係る換気制御システムであって、前記開閉機構は、下階側に設けられた第１の開閉機構と、上階側に設けられた第２の開閉機構と、を備え、前記制御装置は、前記屋内の空調設備が暖房運転である場合には、前記空調空気供給部により前記中空層に屋内の空調空気を供給させ、前記第１の開閉機構を開状態に制御し、前記第２の開閉機構を閉状態に制御する。

本発明の第三の態様は、第一の態様に係る換気制御システムであって、前記開閉機構は、下階側に設けられた第１の開閉機構と、上階側に設けられた第２の開閉機構と、を備え、前記制御装置は、前記屋内の空調設備が冷房運転である場合には、前記空調空気供給部により前記中空層に屋内の空調空気を供給させ、前記第１の開閉機構を閉状態に制御し、前記第２の開閉機構を開状態に制御する。

本発明の第四の態様は、第二の態様又は第三の態様に係る換気制御システムであって、前記制御装置は、前記空調設備の運転が停止状態である場合には、前記屋外の外気温度に応じて前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を開状態に制御する。

本発明の第五の態様は、第二の態様又は第三の態様に係る換気制御システムであって、前記制御装置は、前記空調設備の運転が停止状態である場合において、前記屋内の温度が所定値以上である場合には、前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を共に開状態に制御する。

本発明の第六の態様は、建物の外壁を形成する外側面材と、該外側面材から屋内側に間隔をあけて配された内側面材とで中空層を形成する建物のダブルスキン構造における換気制御方法であって、制御装置が、前記中空層に屋内の空調空気を供給する空調空気供給部と、前記中空層の上下において屋外と連通させる開閉機構と、を前記屋内の空調設備の運転状況に応じて制御する制御ステップを含み、前記空調空気供給部は、前記制御装置に接続され、前記制御装置から制御信号が出力される場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給し、前記制御装置から制御信号が出力されない場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給しない、ことを特徴とする換気制御方法である。

以上説明したように、本発明によれば、屋内環境を好適に確保しつつ、効果的に空調空気を外部に排出させることができる。

本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造が構築された建物の部分正面図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造の上階用水平区画部を示す縦断面図（図２のＣ部拡大図）である。本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造の下階用水平区画部を示す縦断面図（図２のＤ部拡大図）である。本発明の一実施形態に係る換気制御システムＡの概略構成の一例を示す図である。本発の一実施形態に係る換気制御システムＡの動作の流れを示す図である。本発の一実施形態に係るダブルスキン構造の暖房運転時の動作による作用効果を説明する図である。本発の一実施形態に係るダブルスキン構造の冷房運転時の動作による作用効果を説明する図である。本発の一実施形態に係るダブルスキン構造の夏期及び中間期の空調設備の運転停止時における動作による作用効果を説明する図である。本発の一実施形態に係るダブルスキン構造の冬期の空調設備の運転停止時における動作による作用効果を説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

以下、本発明の一実施形態に係る換気制御システムについて図を用いて詳細に説明する。本発明の一実施形態に係る換気制御システムは、屋内側に配された内側面材と、内側面材の屋外側に間隔をあけて配された外側面材と、を備えた建物のダブルスキン構造において、内側面材と外側面材との間に画成された中空層の換気を効率良く行うシステムである。

まず、本発明の一実施形態に係る換気制御システムが適用されるタブルスキン構造について、図１から図５を用いて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るダブルスキン構造が構築された建物の部分正面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、図４は上階用水平区画部を示す縦断面図、図５は下階用水平区画部を示す縦断面図である。

本実施形態の建物１０のダブルスキン構造１１は、図１から図３に示すように、建物１０の躯体１２の外壁部として構築されている。なお、ダブルスキン構造１１は、在来工法で施工されていてもよいし、カーテンウォール工法を用いて施工されていてもよい。

このダブルスキン構造１１は、屋内１３側に配された内側面材２１と、内側面材２１の屋外１４側に間隔をあけて配された外側面材２２と、内側面材２１と外側面材２２との間に形成された中空層２３と、中空層２３を区画する水平区画部３０と、を備えている。

内側面材２１は、建物１０の躯体１２に支持されたガラスパネルからなる。内側面材２１は、Low-E複層ガラスを用いてもよいが、単板ガラスやフロートガラスを用いることも可能である。本実施形態ではフロートガラス２枚からなる複層ガラスにより構成されている。

内側面材２１の上下方向の長さは、床スラブ１５と天井パネル１６まで連続した長さを有し、上端及び下端が床スラブ１５と天井パネル１６とにそれぞれ隙間無く接合されている。幅は適宜選択できるが、躯体１２の柱１７間に内側面材２１は複数配され（例えば、図３においては３枚）、左右に隣接する他の内側面材２１との間が隙間無く接続されている。

内側面材２１と上階１９Ａの床スラブ１５との間は閉塞パネル１８により外部から視認されないように閉塞されている。閉塞パネル１８にはダクト２６の端部（吹出口）が開口している。このダクト２６により、屋内１３と中空層２３とが連通される。

外側面材２２は、建物１０の躯体１２に支持されたガラスパネルからなる。外側面材２２は、Low-Eガラスや強化合わせガラスを用いてもよいが、本実施形態では、単板のフロートガラスを用いている。

外側面材２２は、略階高分の上下長さを有するものを使用している。上階１９Ａの外側面材２２との間と下階１９Ｂの外側面材２２との間にはガラリ２７が配設されており、後述する水平区画部３０の屋外換気口３２が連設されている。外側面材２２の上端及び下端とガラリ２７とはそれぞれ隙間無く接合されている。
外側面材２２の幅は、何ら限定されるものではないが、内側面材２１と同等の幅寸法で構成されており、左右に隣接する他の外側面材２２との間が隙間無く接続されている。

中空層２３は、内側面材２１と外側面材２２との間に形成された空間であり、内側面材２１及び外側面材２２により屋外１４及び屋内１３からそれぞれ区画されている。
この中空層２３は、水平方向に延在して設けられた水平区画部３０により上下の空間に区画されている。本実施形態では、水平区画部３０が各階層の床スラブ１５に対向する位置に設けられており、上階１９Ａの中空層２３Ａ及び下階１９Ｂの中空層２３Ｂとは水平区画部３０により区画されている。

また、中空層２３には、上下方向に延在する縦材２４が水平方向に間隔を空けて複数設けられている。本実施形態の縦材２４はマリオンであり、中空層２３を区画するものではない。なお、縦材２４は中空層２３を互いに左右方向に区画するものであってもよい。

図４、図５に示すように、水平区画部３０には、屋外換気部３１が設けられている。何ら限定されるものではないが、本実施形態では互いに隣接する縦材２４間毎に、一の水平区画部３０が設けられ、そこに一の屋外換気部３１が設けられている。
各屋外換気部３１は、屋外１４に面するように配された屋外換気口３２と、中空層２３に面するように配された中空層換気口３３と、屋外換気口３２と中空層換気口３３とを連通する連通路３４と、をそれぞれ備えている。また、連通路３４には、該連通路３４を開閉する開閉機構３５を備えている。

本実施形態では、屋外換気部３１の形式が二種類あり、いずれかの屋外換気部３１が水平区画部３０に設けられている。
具体的には、図４に示すように、中空層換気口３３が水平区画部３０に対して上階側のみに形成された上階用水平区画部３０Ａと、図５に示すように、中空層換気口３３が水平区画部３０に対して下階側のみに形成された下階用水平区画部３０Ｂと、を備えている。

このような上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとは、同一階層において、数或いは連通路３４の開口面積などが略均等となるように配されている。例えば図３のように、同一階層において、水平方向に隣り合う一対の縦材２４，２４の間に一つの水平区画部３０が設けられおり、ここでは上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとが交互に配されている。つまり、ここでいう「略均等」とは、上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとが全て同じ大きさ（容積）で形成されている場合は、それぞれの設置数が略同じであることをいう。また、上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとの形状が異なる場合（あるいは、設置場所によって他とは形状を異ならせなければならない場合）における「略均等」とは、上階用水平区画部３０Ａの屋外換気口３２の開口面積の合計と、下階用水平区画部３０Ｂの屋外換気口３２の開口面積の合計とが、略同等であることをいう。

本実施形態では、さらに図２に示すように、一対の縦材２４，２４の間に、上下に間隔を空けて複数配された水平区画部３０には、互いに異なる形式の屋外換気部３１を有する上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとが上下方向に交互に配されている。
つまり、水平区画部３０（３０Ａ，３０Ｂ）により、中空層２３は図１の二点鎖線で示すように空間が区画されている。

図４に示すように、上階用水平区画部３０Ａでは、屋外換気部３１の屋外換気口３２は、屋外１４に面するように配されたガラリ２７に連設されている。中空層換気口３３は、上階の中空層２３に面するように上向きに配されている。連通路３４はガラリ２７側の屋外換気口３２と中空層２３側の中空層換気口３３とを連通する流路となっている。
この連通路３４には、連通路３４を開閉するための開閉機構３５が設けられている。開閉機構３５は弁体３６を動作させることで、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間を開閉可能に構成されている。

図５に示すように、下階用水平区画部３０Ｂでは、屋外換気部３１の屋外換気口３２は、屋外１４に面するように配されたガラリ２７に連設されている。中空層換気口３３は、下階の中空層２３に面するように下向きに配されている。連通路３４はガラリ２７側の屋外換気口３２と中空層２３側の中空層換気口３３とを連通する流路となっている。連通路３４は、屋外換気口３２から上方に立上り、上端から水平方向に延設され、屋内側の先端から下方に立下り、下階の中空層２３に開口するように構成されている。
この連通路３４には、連通路３４を開閉するための開閉機構３５が設けられている。開閉機構３５は弁体３６を動作させることで、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間を開閉可能に構成されている。

上階用水平区画部３０Ａ及び下階用水平区画部３０Ｂの屋外換気部３１における開閉機構３５は、本実施形態に係る換気制御システムＡにより開閉される。以下、本発明の一実施形態に係る換気制御システムＡについて、説明する。

図６は、本発明の一実施形態に係る換気制御システムＡの概略構成の一例を示す図である。図６に示すように、換気制御システムＡは、空調設備４１、温度検出部４２、及び制御装置４３を備える。

空調設備４１は、屋内１３に設けられている。空調設備４１は、屋内１３の空気や外気を取り込み、熱交換して、屋内１３に吹き出す図示しない空気調和機を備える。また、空調設備４１は、上下方向に隣り合う水平区画部３０に囲まれた中空層２３に、屋内１３の空調空気を供給するための空調空気供給部２５を備えている。

空調空気供給部２５は、制御装置４３に電気的に接続されている。空調空気供給部２５は、屋内１３の空調空気を、例えば天井パネル１６に配設された換気口（排気口）から取り込み、換気ファン及びダクト２６等の圧送手段により圧送し、内側面材２１の上方に設けられた供給開口２８から中空層２３に供給するように構成されている。例えば、ダクト２６にはダンパ（不図示）が設けられており、空調空気供給部２５は、制御装置４３から出力される制御信号に応じて上記タンパを開又は閉に制御する。例えば、空調空気供給部２５は、制御装置４３から制御信号が出力された場合には、上記タンパを開に制御する。この制御信号が空調空気供給部２５に出力される場合とは、例えば、空気調和機の運転時（冷暖房時）である。これにより、空気調和機の運転時には、中空層２３に空調空気が供給される。
一方、空調空気供給部２５は、制御装置４３から制御信号が出力されない場合には、上記タンパを閉に制御する。これにより、空気調和機の停止時には中空層２３に屋内１３の空気を中空層２３へ供給しないように構成されている。

また、空調空気供給部２５は、空気調和機が運転開始するとダクト２６に設けられた換気ファンも同時に運転開始させ、中空層２３へ冷気や暖気を供給し、運転停止時は換気ファンを停止するとともに、ダンパを閉にするように構成されている。なお、前述したダンパや換気ファンは設置しなくてもよく、ダンパの開閉タイミングや換気ファンの運転タイミングは、制御装置４３により適宜調整できるものである。

温度検出部４２は、制御装置４３に接続されている。温度検出部４２は、屋外の温度（以下、「外気温度」という。）Ｔ_ｏｕｔを検出する。そして、温度検出部４２は、検出した外気温度Ｔ_ｏｕｔを制御装置４３に送信する。

制御装置４３は、空調空気供給部２５を制御することにより、中空層２３に屋内１３の空調空気を供給させる。
制御装置４３は、空調設備４１の運転状況に応じて上階用水平区画部３０Ａ及び下階用水平区画部３０Ｂの屋外換気部３１における開閉機構３５の駆動を制御する。なお、以下の説明において、上階用水平区画部３０Ａの開閉機構３５を「第１の開閉機構３５Ａ」と称し、下階用水平区画部３０Ｂの開閉機構３５を「第２の開閉機構３５Ｂ」と称す。

制御装置４３は、空調設備４１と無線又は有線で通信することで、空調設備４１の運転状況を示す情報を取得する。そして、制御装置４３は、空調設備４１から取得した運転状況を示す情報に基づいて、現在の空調設備４１の運転状況を判定する。例えば、運転状況とは、暖房運転、冷房運転、及び運転停止のいずれかである。

制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が暖房運転であると判定した場合には、空調空気供給部２５に制御信号を出力するとともに、中空層２３が暖房空気により外気温度よりも高い温度状態で維持するように、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂのそれぞれを開状態又は閉状態に制御する。例えば、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が暖房運転であると判定した場合には、第１の開閉機構３５Ａを開状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する。

制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が冷房運転であると判定した場合には、空調空気供給部２５に制御信号を出力するとともに、中空層２３が冷房空気により外気温度よりも低い温度状態で維持するように、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂのそれぞれを開状態又は閉状態に制御する。例えば、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が冷房運転であると判定した場合には、第１の開閉機構３５Ａを閉状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御する。

制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が運転停止であると判定した場合には、空調空気供給部２５に対して制御信号を出力せず、温度検出部４２から送信された外気温度Ｔ_ｏｕｔに応じて、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを開状態又は閉状態に制御する。

例えば、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が運転停止であると判定した場合において、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上である場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを共に開状態に制御する。ここで、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上である場合とは、例えば、季節が夏期及び中間期である場合である。

一方、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が運転停止であると判定した場合において、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ未満である場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを共に閉状態に制御する。ここで、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ未満である場合とは、例えば、季節が冬期である場合である。

次に、本実施形態に係る換気制御システムＡの動作について、図７を用いて説明する。図７は、本発の一実施形態に係る換気制御システムＡの動作の流れを示す図である。

制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が、暖房運転、冷房運転、及び運転停止のいずれかであるかを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、制御装置４３は、空調設備４１と通信し、その空調設備４１から運転状況に関する情報を取得する。そして、制御装置４３は、空調設備４１から取得した情報から、空調設備４１の運転状況が、暖房運転、冷房運転、及び運転停止のいずれかであるかを判定する。

制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が暖房運転であると判定した場合には、空調空気供給部２５に制御信号を出力するとともに、第１の開閉機構３５Ａを開状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する（ステップＳ１０２）。そのため、上階用水平区画部３０Ａでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が開状態となり、屋外１４と中空層２３の下階１９Ｂ側とが連通路３４により連通する。一方、下階用水平区画部３０Ｂでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が閉状態となり、屋外１４と中空層２３の上階１９Ａ側との間の連通路３４が閉塞する。

制御装置４３は、ステップＳ１０１において、空調設備４１の運転状況が冷房運転であると判定した場合には、空調空気供給部２５に制御信号を出力するとともに、第１の開閉機構３５Ａを閉状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御する（ステップＳ１０３）。そのため、上階用水平区画部３０Ａでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が閉状態となり、屋外１４と中空層２３の下階１９Ｂ側との連通路３４が閉塞する。一方、下階用水平区画部３０Ｂでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が開状態となり、屋外１４と中空層２３の上階１９Ａ側とが連通路３４により導通する。

制御装置４３は、ステップＳ１０１において、空調設備４１の運転状況が運転停止であると判定した場合には、空調空気供給部２５に制御信号を出力せず、温度検出部４２から外気温度Ｔ_ｏｕｔを取得する。そして、制御装置４３は、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上か否かを判定する（ステップＳ１０４）。

制御装置４３は、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上であると判定した場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂをそれぞれ開状態に制御する（ステップＳ１０５）。これにより、上階用水平区画部３０Ａでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が開状態となり、屋外１４と中空層２３の下階１９Ｂ側とが連通路３４により連通する。また、下階用水平区画部３０Ｂでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が開状態となり、屋外１４と中空層２３の上階１９Ａ側とが連通路３４により導通する。

一方、制御装置４３は、ステップＳ１０４において、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ未満であると判定した場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂをそれぞれ閉状態に制御する（ステップＳ１０６）。これにより、上階用水平区画部３０Ａでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が閉状態となり、屋外１４と中空層２３の下階１９Ｂ側との連通路３４が閉塞する。また、下階用水平区画部３０Ｂでは、屋外換気口３２と中空層換気口３３との間が閉状態となり、屋外１４と中空層２３の上階１９Ａ側との間の連通路３４が閉塞する。

次に、本実施形態の作用効果について、図８から図１１を用いて説明する。図８は暖房運転時の動作による作用効果を説明する図、図９は冷房運転時の動作による作用効果を説明する図、図１０は夏期及び中間期における空調設備４１の運転停止時の動作による作用効果を説明する図、図１１は冬期の空調設備４１の運転停止時における動作による作用効果を説明する図である。

図８に示すように、冬期に空調設備４１が暖房運転している場合には、屋内１３には外気温度より高い暖房の空調空気が供給される。また、この屋内１３から空調空気供給部２５により例えば換気設備（不図示）などを介して空調空気の一部がダクト２６から中空層２３へ供給される。
この場合において、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が暖房運転のため、第１の開閉機構３５Ａを開状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する。そのため、中空層２３では上階１９Ａ側が閉塞し、下階１９Ｂ側が屋外１４と連通路３４により連通する。

例えば、屋内１３が所定温度に達した状態において、中空層２３に暖房運転の空調空気がダクト２６から供給されると、下階用水平区画部３０Ｂの開閉機構３５が閉状態としているため、空調空気が中空層２３の上部に徐々に溜まっていく。そして、中空層２３で外気により冷やされた空気は、中空層２３の下方へ移動し、上階用水平区画部３０Ａの中空層換気口３３から連通路３４を通して屋外換気口３２へ移動し、ガラリ２７から屋外１４へ放出される。一方、暖房空気は、中空層２３の上方へ移動して、中空層２３に滞留するようになる。

このように、冬期に空調設備４１が暖房運転している場合には、制御装置４３は、第１の開閉機構３５Ａを開状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する。
これにより、中空層２３のビジョン部分あたりには暖かい空気が溜まっていき、中空層２３のビジョン部分を外気温よりも暖かく維持できる一方、外気により冷やされた空気はガラリ２７から屋外へ放出される。よって、屋内１３と中空層２３との温度差を小さくすることができるため、内側面材２１を、例えばクリプトンガスを封入したLow-E複層ガラスなどの高断熱仕様にしなくても、中空層２３を温めることにより、屋内１３の暖房効率を向上させることができる。もちろん、内側面材２１を高断熱仕様とすれば、さらに暖房効率は向上する。
したがって、制御装置４３は、屋内１３（ペリメータ部分）の温度環境を好適に確保しつつ、効果的に空調空気を外部に排出させることができる。

次に、図９に示すように、夏期に空調設備４１が冷房運転している場合には、屋内１３には外気温度より低い暖房の空調空気が供給される。また、この屋内１３から空調空気供給部２５により例えば換気設備などを介して空調空気の一部がダクト２６から中空層２３上部である天井パネル１６の近傍付近の中空層２３へ供給される。
この場合において、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が冷房運転のため、第１の開閉機構３５Ａを閉状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御する。そのため、中空層２３では下階１９Ｂ側が閉塞し、上階１９Ａ側が屋外１４と連通路３４により連通する。

この状態において、中空層２３の上部に冷房運転の空調空気がダクト２６から供給されると、中空層２３内では外側面材２２を介して外気と接するため、中空層２３内の空気が徐々に加温される。この加温された空気は、中空層２３の上方へ移動し、下階用水平区画部３０Ｂの中空層換気口３３から連通路３４を通して屋外換気口３２へ移動し、ガラリ２７から屋外へ放出される。一方、冷房空気は、中空層２３の下方へ移動して、中空層２３に滞留するようになる。

このように、夏期に空調設備４１が冷房運転している場合には、制御装置４３は、第１の開閉機構３５Ａを閉状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御することで、中空層２３内の暖められた空気は上方に移動して連通路３４を介して屋外換気口３２に排出される。また、上階用水平区画部３０Ａの開閉機構３５が閉状態であることから、ダクト２６から供給された冷気は中空層２３の下方に溜まっていく。そして、中空層２３内に溜まった冷気の上方には暖められた空気が溜まっていくが、下階用水平区画部３０Ｂの中空層換気口３３から連通路３４を通して屋外換気口３２へ移動し、ガラリ２７から屋外へ放出される。よって、中空層２３のビジョン部分には温度差換気により冷たい空気が集まるため、中空層２３と屋内１３との温度差を小さくすることができ、冷房効率が高まる。

これにより、屋内１３の二酸化炭素濃度の増加を防止しつつ、中空層２３が冷房空気により外気温度よりも低い温度状態で維持され、屋内１３（ペリメータ部分）の温度環境を好適に確保することができる。

次に、図１０に示すように、夏期及び中間期に空調設備４１が運転停止している場合（例えば、夜間など）には、屋内１３には空調空気が供給されていない。また、空調空気供給部２５の駆動も停止しているため、屋内１３の空気は、ダクト２６から中空層２３へ供給されていない。
この場合において、制御装置４３は、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂのそれぞれを開状態に制御する。そのため、中空層２３では下階１９Ｂ側と上階１９Ａ側とがそれぞれ屋外１４と連通路３４により連通する。

この状態では、上階用水平区画部３０Ａの屋外換気口３２から連通路３４を通して外気が流入して中空層２３に取り込まれ、中空層２３内の相対的に暖かい空気が上昇気流となって、中空層２３の上方へ移動し、下階用水平区画部３０Ｂの中空層換気口３３から連通路３４を通して屋外換気口３２へ流動し、ガラリ２７から屋外へ放出される。
これにより、中空層２３に外気が流入し、中空層２３内の空気が動かされるため、中空層２３の温度上昇を抑制することができる。

次に、図１１に示すように、冬期に空調設備４１が運転停止時しているとき（例えば、夜間）には、屋内１３には空調空気は供給されていない。また、空調空気供給部２５も停止していてダクト２６からは中空層２３へ空気は供給されていない。
この場合において、制御装置４３は、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂのそれぞれを閉状態に制御する。そのため中空層２３は、下階１９Ｂ側及び上階１９Ａ側がそれぞれ閉じた状態で屋外には連通していない。

この状態では、制御装置４３は、中空層２３内の空気が日射等により温められるため、中空層２３の温度低下を抑制することができ、屋内１３（ペリメータ部分）の温度低下を抑制することができる。したがって、制御装置４３は、内側面材２１を介して互いに隣接する屋内１３と中空層２３との温度差を小さくしたり無くしたりすることができる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者にあらかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

（変形例１）上記実施形態では、制御装置４３は、ステップＳ１０４において、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上か否かを判定したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、制御装置４３は、外気温度Ｔ_ｏｕｔに応じて第１の開閉機構３５Ａ，第２の開閉機構３５Ｂを共に開状態又は閉状態に制御すればよい。例えば、制御装置４３は、ステップＳ１０４において、屋内１３の温度（屋内温度）Ｔ_ｉｎと外気温度Ｔ_ｏｕｔとの温度差に応じて第１の開閉機構３５Ａ，第２の開閉機構３５Ｂを開状態又は閉状態に制御してもよい。より具体的には、制御装置４３は、ステップＳ１０４において、外気温度Ｔ_ｏｕｔから屋内温度Ｔ_ｉｎを減算した値（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）が所定値以上である場合には、第１の開閉機構３５Ａ，第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御する。一方、制御装置４３は、ステップＳ１０４において、外気温度Ｔ_ｏｕｔから屋内温度Ｔ_ｉｎを減算した値（Ｔ_ｏｕｔ−Ｔ_ｉｎ）が所定値未満である場合には、第１の開閉機構３５Ａ，第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する。なお、屋内温度Ｔ_ｉｎを取得するために専用の温度検出部を屋内１３に設けてもよいし、空調設備４１に内蔵されている温度センサから屋内温度Ｔ_ｉｎを取得してもよい。

（変形例２）上記実施形態では、空調空気供給部２５は、天井パネル１６の上部に設けられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、空調空気供給部２５は、床スラブ１５の近傍に設けられていてもよい。すなわち、空調空気を中空層２３に供給するための換気口（排気口）や、排気ファン及びダクト２６等の圧送手段は、天井以外に設けられていてもよく、設置位置には特に限定されない。

（変形例３）上記実施形態では、水平区画部３０の屋外換気部３１として、中空層換気口３３が上向きに開口した上階用水平区画部３０Ａの例と、中空層換気口３３が下向きに開口した下階用水平区画部３０Ｂの例と、について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば水平区画部３０の屋外換気部３１として、中空層換気口３３が上向きと下向きとの２方向に開口し、開閉機構により連通路３４が何れか一方と連通するか閉塞するように開閉駆動されるように構成してもよい。

（変形例４）上記実施形態では、上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとが同一階層において図２のように１つずつ交互に配した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば複数の上階用水平区画部３０Ａと複数の下階用水平区画部３０Ｂとを（例えば、２つずつ）交互に配してもよく、上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとをランダムに配して総数を略均等にすることも可能である。

（変形例５）上記実施形態では、一対の縦材２４の間に上下に間隔を空けて複数配された水平区画部３０として、上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂとが上下方向に交互に配されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上階用水平区画部３０Ａ又は下階用水平区画部３０Ｂの一方を上下方向に同じものを並べて配することも可能である。その場合、水平方向の近傍位置に上階用水平区画部３０Ａ又は下階用水平区画部３０Ｂの他方を配置することで略均等に配することができる。

（変形例６）上記実施形態では、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況が停止状態である場合において、外気温度Ｔ_ｏｕｔが所定値Ｔ_ｔｈ以上か否かを判定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御装置４３は、空調設備４１の運転が停止状態である場合において、屋内温度Ｔ_ｉｎに応じて、第１の開閉機構３５Ａ，第２の開閉機構３５Ｂを開状態又は閉状態に制御してもよい。例えば、制御装置４３は、屋内温度Ｔ_ｉｎが所定値以上である場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを共に開状態に制御する。

（変形例７）上記実施形態では、制御装置４３は、空調設備４１の運転状況に基づいて、開閉機構３５（第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂ）を開状態又は閉状態に制御したが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御装置４３は、中空層２３内の温度、外気温度Ｔ_ｏｕｔ、屋内温度Ｔ_ｉｎ等に応じて第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂのそれぞれを開状態又は閉状態に制御してもよい。

（変形例８）上記実施形態では、ノックダウン式のカーテンウォールで上階用水平区画部３０Ａと下階用水平区画部３０Ｂを躯体に取り付ける場合で説明したが、ユニットカーテンウォールの場合であってもよい。また、中空層２３に温度センサがあり、中空層２３内の温度や屋内外との温度差などに基づいて空調設備の空気を導入するようにしてもよい。

以上、説明したように、建物１０のダブルスキン構造１１の換気制御システム及び換気制御方法では、制御装置４３が中空層２３に屋内１３の空調空気を供給する空調空気供給部２５と、中空層２３の上下において屋外と連通させる開閉機構３５と、を制御する。これにより、制御装置４３は、開閉機構３５により中空層２３と屋外とを連通させて、空調空気供給部２５により屋内１３の空調空気を中空層２３に供給しつつ排気することができる。したがって、制御装置４３は、中空層２３内を空調空気により換気することができ、中空層２３内を空調空気の温度に応じた温度に保持できる。これにより本実施形態に係る換気制御システム及び換気制御方法は、屋内１３（ペリメータ部分）と中空層２３との温度差を小さくしたり、無くしたりすることができ、ペリメータ部分の屋内環境を好適に確保することができる。また、本実施形態に係る換気制御システム及び換気制御方法は、屋内の所定量の空調空気を、中空層２３を介して外部に排出することができるため、エネルギー効率を上げて効果的に空調空気を外部に排出させることができる。

また、開閉機構３５は、下階側に設けられた第１の開閉機構３５Ａと、上階側に設けられた第２の開閉機構３５Ｂと、を備える。そして、制御装置４３は、空調設備４１が暖房運転である場合には、第１の開閉機構３５Ａを開状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを閉状態に制御する。これにより、制御装置４３は、冬期に空調設備４１が暖房運転している場合には、中空層２３内で冷却された空気を屋外１４へ放出し、暖房空気を中空層２３に滞留させることができる。したがって、制御装置４３は、屋内１３の空調空気（暖房空気）を下方から屋外１４に排気するとともに、内側面材２１を介して互いに隣接する屋内１３と中空層２３との温度差を小さくしたり無くしたりすることができる。その結果、制御装置４３は、効率よく屋内温度を安定に保ちつつ、空調空気を外部に排出させることができる。

また、制御装置４３は、空調設備４１が冷房運転である場合には、第１の開閉機構３５Ａを閉状態に制御し、第２の開閉機構３５Ｂを開状態に制御する。これにより、制御装置４３は、夏期に空調設備４１が冷房運転している場合には、中空層２３内で加温された空気を屋外１４へ放出し、冷房空気を中空層２３に滞留させることができる。したがって、制御装置４３は、屋内１３の空調空気（冷房空気）を上方から屋外１４に排気するとともに、内側面材２１を介して互いに隣接する屋内１３と中空層２３との温度差を小さくしたり無くしたりすることができる。その結果、制御装置４３は、効率よく屋内温度を安定に保ちつつ、空調空気を外部に排出させることができる。

また、中空層２３において、暖房時には下方から屋外１４に排気するように構成し、冷房時には上方から屋外１４に排気するように構成しているため、屋内外の空気を交換しつつ、中空層２３内を緩衝空間とすることができる。
これにより内側面材２１を介して互いに隣接する屋内１３と中空層２３との温度差を小さくしたり無くしたりすることができ、屋内１３（ペリメータ部分）の温度環境を好適に確保することができる。

上述したように、制御装置４３は、日差しや外気温度などにより昇温したり降温したりした中空層２３内の空気を空調空気に置換できる。更にダブルスキン構造１１は、中空層２３を上下で区画する水平区画部３０に屋外換気口３２及び中空層換気口３３を備えているため、中空層２３内で昇温して上昇したり降温して下降したりして水平区画部付近に滞留した空気を、効率よく屋外に排出させることができる。

また、制御装置４３は、空調設備４１の運転が停止状態である場合には、屋外の外気温度Ｔ_ｏｕｔに応じて第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを共に閉状態又は開状態に制御する。これにより、制御装置４３は、外気温度が高い場合には、外気温度により温度が上昇した中空層２３内の空気を中空層２３の上方から屋外１４に排出でき、屋内１３（ペリメータ部分）の温度上昇を抑制することができる。一方、制御装置４３は、外気温度が低いときには、外気が中空層２３内に直接浸入するのを抑制することができ、中空層２３内の温度降下を抑制することができる。その結果、屋内１３（ペリメータ部分）の温度低下を抑制することができる。
したがって、外気温度が高いときでも低いときでも、中空層２３と屋内１３との間の温度差を少しでも小さくして、屋内環境を好適に確保することができる。

また、制御装置４３は、空調設備４１の運転が停止状態である場合において、屋内温度が所定値以上である場合には、第１の開閉機構３５Ａ及び第２の開閉機構３５Ｂを共に開状態に制御する。これにより、制御装置４３は、外気温度が高い場合において、外気温度により温度が上昇した中空層２３内の空気を中空層２３の上方から屋外１４に排出でき、屋内１３（ペリメータ部分）の温度上昇を抑制することができる。なお、冬季に中空層２３に乾燥した暖気を送ることができるため、外側面材の内表面で結露することを抑止できる。

１０建物
１１ダブルスキン構造
１３屋内
１４屋外
１９Ａ上階
１９Ｂ下階
２１内側面材
２２外側面材
２３中空層
２５空調空気供給部
３４連通路
３５開閉機構
３５Ａ第１の開閉機構
３５Ｂ第２の開閉機構
４０換気制御システム
４１空調設備
４２温度検出部
４３制御装置

Claims

建物の外壁を形成する外側面材と、該外側面材から屋内側に間隔をあけて配された内側面材とで中空層を形成する建物のダブルスキン構造における換気制御システムであって、
前記中空層に屋内の空調空気を供給する空調空気供給部と、前記中空層の上下において屋外と連通させる開閉機構と、を前記屋内の空調設備の運転状況に応じて制御する制御装置を備え、
前記空調空気供給部は、前記制御装置に接続され、前記制御装置から制御信号が出力される場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給し、前記制御装置から制御信号が出力されない場合は、前記中空層に屋内の空調空気を供給しない、
ことを特徴とする換気制御システム。
前記開閉機構は、下階側に設けられた第１の開閉機構と、上階側に設けられた第２の開閉機構と、を備え、
前記制御装置は、前記屋内の空調設備が暖房運転である場合には、前記空調空気供給部により前記中空層に屋内の空調空気を供給させ、前記第１の開閉機構を開状態に制御し、前記第２の開閉機構を閉状態に制御する、請求項１に記載の換気制御システム。
前記開閉機構は、下階側に設けられた第１の開閉機構と、上階側に設けられた第２の開閉機構と、を備え、
前記制御装置は、前記屋内の空調設備が冷房運転である場合には、前記空調空気供給部により前記中空層に屋内の空調空気を供給させ、前記第１の開閉機構を閉状態に制御し、前記第２の開閉機構を開状態に制御する、請求項１に記載の換気制御システム。
前記制御装置は、前記空調設備の運転が停止状態である場合には、前記屋外の外気温度に応じて前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を開状態に制御する、請求項２又は３に記載の換気制御システム。
前記制御装置は、前記空調設備の運転が停止状態である場合において、前記屋内の温度が所定値以上である場合には、前記第１の開閉機構及び前記第２の開閉機構を共に開状態に制御する、請求項２又は３に記載の換気制御システム。
建物の外壁を形成する外側面材と、該外側面材から屋内側に間隔をあけて配された内側面材とで中空層を形成する建物のダブルスキン構造における換気制御方法であって、
制御装置が、前記中空層に屋内の空調空気を供給する空調空気供給部と、前記中空層の上下において屋外と連通させる開閉機構と、を前記屋内の空調設備の運転状況に応じて制御する制御ステップを含み、
前記空調空気供給部は、前記制御装置に接続され、前記制御装置から制御信号が出力される場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給し、前記制御装置から制御信号が出力されない場合には、前記中空層に屋内の空調空気を供給しない、
ことを特徴とする換気制御方法。