JP7843586B1 - 冷風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】雨や虫の侵入を防ぎつつ、涼しい外気を室内に取り込むことで、省電力で快適な居住環境を実現可能な冷風装置を提供する。【解決手段】外気を用いた冷風装置であって、建物内に設置された送風機と、風導管と、屋内外を隔てる網戸と、から成り、該風導管の一方の開口部である送風機側開口部は、該送風機の吸気側に接続し、他方の開口部である網戸側開口部は、網戸に当接させ、該風導管の送風機側開口部の断面積よりも、網戸側開口部の断面積を大きく確保し、該風導管の下部を網戸に向けて下り傾斜を形成した構成とする。【選択図】図１０

Description

本発明は、空気調和に関し、詳しくは、外気を用いた冷風装置の技術である。

どれほど暑き夏の一日であれ、陽の傾きにつれ徐々に気温は低下してゆく。そして真夜中に到りて、庭かベランダに出でてみれば、どうしてなかなかの快適さではないか。
ところが室内は暑いままである。この涼しい外気を室内に取り込めないだろうか。そうすれば、電気代の高いエアコンに頼らなくて済む。つまり、節電で家計が潤う。そして皆が同じ取り組みをすれば二酸化炭素排出の抑制効果が大となる。
しかし、虫が室内に入るのは困る。そこで、網戸を背にして扇風機を置いてみる。網戸越しの冷気を扇風機で取り込もうと考えたのだ。ところが、期待した程には冷気が室内に入って来ない。思案の末、網戸の空気抵抗が想像以上に大きいのだろう、つまり室内の空気が循環しているだけなのだ、と思い当たり落胆。
ならばと、扇風機を網戸の外、つまり屋外に置いてみた。ところが、またもや冷気の流入が少ない。理由は、流体力学で言うところの「乱流」であろう。扇風機の風は乱流であり、網戸を通り抜け難いのだと考えれば腑に落ちる。同様な経験をした人は多いだろう。
また邪魔者は虫だけでは無い。突然の降雨も困りものである。降雨に気付かず、気が付いた時には床が水浸しとなっていた事が度々あった。
そこで、雨や虫を室内に入れず、涼しい外気のみを取り入れる技術が求められていた。

このような問題に対して、例えば、網戸を利用した外気取入れ扇風機（特許文献１参照）が提案され、公知技術となっている。より詳しくは、扇風機の背面に空気が通る筒を設け、その先端を網戸に平らに接触させることによって、屋外の空気を取り入れ、そして網戸の網によって虫の進入を防止する技術である。

しかし、上記特許文献１の提案では、雨水の浸入について考慮されていない。さらに検証では、体長１ｍｍ程度の小型昆虫が多数、網の目を潜り抜ける事象を確認した。ゆえに、虫と雨水の問題が解決されたとは言えない。

特開２０１０－３２１９２号公報

本発明は、上記問題点に鑑み、雨水や虫の侵入を防ぎつつ、涼しい外気を室内に取り込むことで、快適な居住環境を実現する冷風装置を提供すると共に、夏場の電力消費の軽減を課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、外気を用いた冷風装置であって、建物内に設置された送風機と、風導管と、室外と室内を隔てる網戸と、から構成し、該風導管の一方の開口部である送風機側開口部は、該送風機の吸気側に接続し、他方の開口部である網戸側開口部は、網戸に当接し、該風導管の送風機側開口部の断面積よりも、網戸側開口部の断面積を広く形成し、かつ、該風導管の下方部分を、送風機側から網戸側に向けて下り傾斜を形成する手段を採る。

さらに本発明は、送風機の送気側に、羽板（ルーバー）や空気ダクトを設け、冷風を任意の方向や場所に送出する手段を採る。

さらに本発明は、明り取り窓や空気取入口に冷風装置の機能を持たせる事で、家人が不在の場合でも防犯性を確保しつつ室温を下げる手段を採る。

さらに本発明は、家人が外出先から冷風装置を使用すべく、無線ネットワーク経由で装置の始動と停止、及び吸排気の切り替えの機能を持たせる手段を採る。

本発明による冷風装置によれば、屋外の冷気を、比較的穏やかな風力で室内に導入できるので、雨水や虫の侵入を防ぎつつ室内温度を下げる事ができる。
また、エアコンと比較して消費電力が極めて少ない。
このため、快適な居住環境、及び、省エネルギー、の二者を同時に実現できる。
さらに、防犯対策も考案しており、家人が不在の場合でも運用でき、外出先から冷風装置の制御も可能である。この機能により、熱気のこもった家に帰る前に室温を下げておく事ができので、帰宅時の不快感の払拭と電気代の節約をもたらす。

本発明に係る冷風装置（１号）の実施形態を示す側面断面図である。 風導管の流量と風速の関係を説明する概念図である 本発明に係る冷風装置（１号）の雨への対応を説明する側面断面図である。 比較例に係る冷風装置の雨への対応を説明する側面断面図である。 本発明に係る冷風装置（１号）の風導管の改善策を示す説明図である。 本発明に係る冷風装置（２号）の設置場所を示す説明図である。 本発明に係る冷風装置（３号）の説明図である。 本発明に係る冷風装置（３号）の送風方向を変更する方法の説明図である。 本発明に係る冷風装置（３号）の別形態の説明図である。 本発明に係る冷風装置（３号）の実施形態の説明図である。 本発明に係る節電効果の説明図である。 本発明に係る冷風効果の説明図である。 本発明の防犯性を高める変形例の説明図である。

（用語の定義）
本明細書における、空気を運ぶ管に関しての用語を定義する。空気を運ぶ管は一般に、「風導管」と呼ばれ、「ダクト」とも呼ばれる。これらは本来、同一のものである。
しかし、本明細書では、断面積が一定でない管についての記述が多い。そこで、本明細書に限り、次の通り定義する事で、断面積が一定でない管なのか、あるいは、断面積が一定である管なのか、を明確に区別する事とする。
風導管：断面積が一定でない、空気を運ぶ管。
空気ダクト：断面積が一定である、空気を運ぶ管。

本発明による冷風装置は、外気を取り入れつつ、雨水や虫の侵入を防ぐことが可能であることを最大の特徴とする。
以下、本発明に係る冷風装置の実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、以下に示される冷風装置の全体構成及び各部の構成は、下記に述べる実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内、即ち、同一の作用効果を発揮できる形状や寸法、構造等の範囲内で適宜変更することができるものである。

図１から図１３にしたがって、本発明を説明する。なお、本明細書では本発明（冷風装置）の３段階の発展型を示し、それぞれ、１号、２号、３号と呼んでいる。
図１は、本発明に係る冷風装置（１号）の実施形態を示す側面断面図を示す。
図２は、風導管の流量と風速の関係を説明する。
図３は、本発明に係る冷風装置（１号）の雨への対応を説明する側面断面図であり、本実施形態での雨水の動作を示す。
図４は、比較例に係る冷風装置の雨への対応を説明する側面断面図であり、比較例での雨水の動作を示す。
図５は、本発明に係る冷風装置の改善策を示す。（ａ）１号、（ｂ）２号である。
図６は、本発明に係る冷風装置（２号）の設置可能な場所を示す。
図７は、本発明に係る冷風装置（３号）の説明図を示す。
図８は、本発明に係る冷風装置（３号）の送風方向を変更する方法を示す。
図９は、本発明に係る冷風装置（３号）の別形態の説明図である。
図１０は、本発明に係る冷風装置（３号）の実施形態の説明図である。（ａ）は、水平方向への送風、（ｂ）は、上方向への送風を示している。
図１１は、本発明に係る節電効果の説明図である。
図１２は、本発明に係る冷風効果の説明図である。（ａ）は、盛夏の時期の最高気温と室内温度を示し、（ｂ）は、時程に沿っての使用例を示す。
図１３は、本発明の防犯性を高める変形例を示す。

本発明に係る冷風装置１は、涼しい外気を室内に取り込む装置であり、冷風装置１は、建物内に設置された送風機１０と風導管２０とを含み、さらに、屋外と屋内を隔てる網戸６０とから構成される。

（冷熱源）
本発明は、涼しい外気の存在が前提である。外気温度が室内温度より低いのなら、どの様な冷熱源であっても構わない。よく知られた冷熱源を挙げると、海洋、河川、湖沼、山岳、森林、水田等がある。このため本発明は、特に郊外にて効果的であると推察する。
一方、都心部では、ヒートアイランド現象により、本発明は無力と思われるかも知れない。そこで指摘しておきたいのは植物の蒸散熱（気化熱）の効果である。東京都の新宿御苑や上野恩賜公園等の緑豊かな公園の周辺では、樹木や草など植物の蒸散熱の効果により気温が低くなる現象が知られている。ならば、緑豊かな公園の周辺地域であれば、都心部であっても本発明の効果が期待できる。
例えば我が家では、庭の雑草刈りを最小限にしている。俗に言う「草ぼうぼう」の状態である。もちろん、これは雑草による蒸散熱の効果を期待しての判断である。本発明を活用した我が家では、最高室温が３２℃を超える事が殆ど無い。詳細は後段の［００３７］で説明する。
世間一般からすれば、雑草は邪魔者で役に立たない物の代表格である。しかし、本発明によれば、雑草であっても冷熱源として立派に活用できる。ただし、雑草を野放図に生やすと、流石に風通しが悪くなる。そこで、５０ｃｍくらい（ひざ丈）に刈り揃えるのが良いだろう。なお、ゴルフ場の様に短く刈り込むと、蒸散熱による冷却が期待できない。

（送風機）
送風機１０は、風を送る機器であり、一般的な扇風機であっても良い。空気を送ったり循環させたりするものである。本実施形態では、背面側の空気を正面側に送る一般的な送風機を想定している。
送風機１０は、支柱１４に支えられ、自立した形状である。一般の扇風機は、正面側に正面カバー１２を持ち、背面側に背面カバー１３を持つ。カバーを持つことで、不用意に回転しているファン１１に触れることが無くなるため、安全である。

（風導管）
風導管２０は、網戸６０と送風機１０の間にあり、筒状であり、網戸６０の屋外側の空気を、送風機１０に導くものである。
なお、「筒状」と表現しているが、その断面形状は必ずしも、円や矩形に限らない。また、断面積が、送風機側から網戸側に向けて、拡開状に広がるものを、ファンネル形状、あるいは漏斗状と呼ぶ。

（虫への対応）
風導管２０をファンネル形状とする理由は、網戸６０における吸気の速度を下げるためである。吸気速度が高い場合、虫を吸引してしまうのである。
網戸を使用しているのであるから、蚊やブヨ等の比較的大きな害虫が室内に入る事は無い。しかし網戸の網目は１．４ｍｍ角程度もあり、送風機の吸引力が勝れば、体長１ｍｍ程度の虫、所謂「小蝿」なら簡単に吸引できてしまう。（参考 「網戸の目の細かさの話」 ｈｔｔｐｓ：／／ａｉ－ａｍｉｄｏ．ｎｅｔ／ｃｏｌｕｍ／ｖｏｌ＿０１．ｈｔｍｌ）
ここで、図２（ａ）は、良く知られた流速と流量の関係である。流入速度をＶｉｎ、流入側の断面積をＡｉｎ、流出速度をＶｏｕｔ、流出側の断面積をＡｏｕｔとすると、次の関係がある。
吸気速度（Ｖｉｎ）を落とそうとしても、現実には、送風機側の断面積（Ａｏｕｔ）も流出速度（Ｖｏｕｔ）も減らせない。ゆえに、網戸６０側の断面積（Ａｉｎ）を大きくするしかない。
このため、風導管２０はファンネル形状とせざるを得ない。つまり、網戸６０側を吸気としたファンネル（漏斗）状であり、送風機１０側から網戸６０側へ向け拡開状に形成されるのである。
そして、本発明における風導管２０の面積比を次の通り定義し、以下、「開口率」と呼ぶ。
網戸側開口部２２の寸法は、縦：５５０（ｍｍ）、横：５５０（ｍｍ）。送風機側開口部２１の寸法は、半径：１８５（ｍｍ）。ゆえに開口率は次の通りとなる。
以前は、図４の形態で使用していたので、開口率＝１．０であった。この時は、確かに涼しい外気を取り込む事はできたが、同時に大量の小蝿も取り込んでしまっていた。そして、開口率＝２．８１のファンネル形状を採用した以降は、もう雨や小蝿に悩まされる事は無くなった。
なお、開口率＝２．８１の比率は我が家で使用中の送風機１０と網戸６０の大きさにより自然に決まった数値であって、一般的な法則ではない。当然、送風機１０の吸気力が高い場合は、２．８１よりも大きな比率でなくては、虫の吸い込みは発生してしまう。

（雨への対応）
網戸から外気が入る状態にしておくと、急な雨の際、網戸から室内への雨水の侵入が心配である。また同じ理由で、夜間の降雨が心配な場合は、就寝時に窓を閉じなければならないが、熱帯夜ともなれば、窓は閉めたくないのが本心である。
そこで、図３の通り、冷風装置１の網戸側開口部２２を網戸６０の枠部６１に合わせる。さらに、網戸側開口部２２と枠部６１の間に隙間がある場合は、封止板３０で隙間を埋める。そうすると、網戸６０の網６２を通った雨８０は、すべて、風導管２０の中に入るので、雨が室内に入り、床が水浸しになることはない。

次に、風導管２０の中に入った雨水８１について、図３と図４に沿って説明する。
網戸６０に雨が降り込むと、風導管２０の内部にも、雨８０が降り込む。もし、風導管２０が、図４に示すように、地面に水平に設置されていた場合、雨水８１は、風導管２０内に留まり、量によっては、送風機１０に雨水８１が浸入してしまい、送風機１０を故障させる危険がある。
本発明（図３）では、風導管２０の下方部分である下面部２４が、送風機１０側から網戸６０側に向かって下り傾斜となっている。すると、下面部２４に溜まった雨水８１は、自重で網戸側である屋外力向に流れていく。
したがって、突発的な雨８０に対して、送風機１０等がダメージを受けることがないので、冷風装置１を安心して使用することができる。

（ファンネル形状の効果）
図１が１号機である。ファンネル形状を採用する事で、網戸６０における外気の吸気速度を下げる事ができ、虫の吸引を防止する事ができた。なおかつ、図３の通り、風導管（２０）が網戸６０側に向かって自然に下がり勾配となる事から、雨水排出の効果が得られた。正に一石二鳥の効果である。

（本発明の改善策）
しかしながら、ファンネル形状には欠点がある。図５（ａ）の通り、製作も面倒な上、床面の占有面積も大きく、設置の際の位置合わせも面倒なのである。
そこで、箱型９０の図５（ｂ）を考案した。これを２号機と呼ぶ。ファンネル（風導管２０）の形状を大幅に変更する。図５（ａ）のファンネルは上下左右に開拡しているが、図５（ｂ）では、上下のみの開拡、とするのである。なお、雨水排出の役割を担うファンネルの下面部２４は、必ず網戸６０に向けて下げ勾配を形成しなければならない。そして、一方のファンネルの上面部２３は網戸６０に向け、上げ勾配となる。
さらに、箱型９０の左右幅を、送風機１０の幅に合わせる。つまり、箱全体の幅は、一定となる。
さらには、箱型９０の高さを網戸６０と同一にする。つまり、網戸６０の上端から下端までを箱型９０で覆うのである。ただし、網戸６０の全面を覆う訳ではない。上記の通り、箱型９０の幅は送風機１０の幅で決まる訳であるから、網戸６０の幅の半分程度が箱型９０で覆われる形態となる。

しかし、この構成とすると、網戸６０の箱型９０で覆われていない側に、雨が侵入してしまうのではないか。否、図６の如く、ガラス窓の左端か右端に箱型９０を設置するのである。図６の箱型設置可能域６４が当該箇所である。そうすれば、ガラス戸を箱型９０に合わせて閉じれば、雨の侵入を防ぐ事ができる。また、雨の心配が無い場合なら、ガラス戸を全開にすれば、換気効率が高まる。なお、図６は「掃き出し窓」を想定している。
こうして製作した箱型９０のファンネルは、高さ：１７００（ｍｍ）、幅：３７０（ｍｍ）、奥行：６１０（ｍｍ）の大きさとなった。この場合の開口率は次の通り。
［数３］で示した、開口率＝２．８１を大幅に超える値となった。

しかしながら、ここで疑問が湧いたのである。図５（ｂ）は、辛うじてファンネル形状を保っているが、そもそも扇風機程度の低速の空気の流れにファンネルは有効なのだろうか。そこで、以下の実験を行った。

（実験の説明）
各図面の構成とした場合の、網戸６０の有無、における送風機１０の送気の風速を計測した。なお、風速計は精度５％程度の安価な物であり、０．１ｍ／ｓｅｃ程度の誤差を考慮しておかなければならない。
ケース１：図５（ｂ）の通り、上下のファンネルを完備した状態。（２号機）
ケース２：図５（ｂ）のファンネルの下面部２４のみを備えた状態。
ケース３：図５（ｂ）のファンネルが一切無い状態。
ケース４：ケース３の箱型９０の奥行を短縮した場合。
ケース５：図３の場合。（１号機）
ケース６：図４の場合。（特許文献１）
ケース７：送風機１０を単体で使用した場合。
結果を次に示す。

（考察）
実際の使用環境においての計測なので、風による影響を受け、高めの数値が出た可能性もあるが、傾向は把握できた。
ケース１、２、３の結果から、ファンネルの効果が確認できなかった。つまり、ファンネル形状に拘る必要は無い、という結果である。また、開口率が高いので、網戸６０の空気抵抗の影響を全く受けていない。
ケース１、２、３、５、６、７の結果から、開口率が高い程、効率良く外気を取り込めている事が分かる。特に、ケース６は、開口率＝１．０で、小蝿の吸い込みが多発していたのだが、ケース５の、開口率＝２．８１では小蝿の吸込みは解消できた。この事から、
となるので、吸気速度は０．８５（ｍ／ｓｅｃ）以下を目安とすれば、網戸越しの小蝿の吸込みは防止できると言える。
ところで、本発明は外気の取り込みを目的としている。このため網戸から送風機への空気の流れ、すなわち吸気を前提としている。では反対に、送風機を逆回転させた場合は、どのような挙動となるだろうか。この場合は排気となる。開口率が高い程、網戸を通る空気の流速を下げる事ができるので空気抵抗を低減でき、効率良く室内の空気を排出できる。（なお排気の用途は後段の段落［００４３］で説明している。）
結論として、重視すべきなのはファンネル形状よりも開口率なのである。この事から、図２（ａ）は必ずしも滑らかに接続された形状でなくても構わない。すなわち、図２（ｂ）であっても有効に働く事が確認できた。
特筆すべきは、ケース３，４である。どこまで、箱型９０のサイズを小さくできるか、という興味からの実験で、あまり期待していなかったが、良い方向で裏切られた。箱の奥行を６１０（ｍｍ）から３７０（ｍｍ）に短縮したのだが、全く悪影響は見られなかった。これ以上の短縮を行うと、送風機１０と網戸６０が干渉してしまうので限度はある。それでも、箱型９０のサイズを極限まで小さくしても、開口率さえ確保できれば外気導入性能を発揮できる事が判明した。

この様に、本発明の使用条件であれば、必ずしもファンネル形状でなくても構わない。ただし、極めて限定的な条件で成り立つ特例と考える。
具体的には次に挙げる条件と推察する。
・大気の様な低密度、非粘性の流体である事。
・流速が低い事。
・導入口から排出口の間に障害物が無い事。
・流速が一定で、一定方向の定常的な流れが形成されている事。
これらが満たされれば、ケース３の「空き箱」の如き風導管でも、ファンネル同様の効果が得られるのである。勿論、この条件は高速な水流を用いた水力タービンや、内燃機関の吸排気系等には全く適用できない。

（風向きの制御）
本実施形態では、屋内での送風機１０の位置が、網戸６０との関係で一意に決まってしまう。一般に扇風機には風向きを変える、首振り機構が備わっている。しかし、冷風装置に流用してしまうと、首振り機構が全く使用できなくなる。
その結果、冷気の送風方向も一意に決まってしまう。そのため、冷気の吹き出し方向を変えたい場合に不便である。
そこで、送風機１０に、空気ダクトの一方の端部を接続し、他方の端部を、任意の位置に配置する。冷気は、空気ダクトを通って流れるので、任意の方向に冷気を向ける事ができる。あるいは屋内の任意の場所に冷気を送ることもできる。空気ダクトの材料としては、ビニール袋の底を切って管状にした物を、複数、粘着テープ等で接続した物を使用している。これで充分に役目を果たす。トタン製の丈夫な物を用意する必要はない。
同様な効果をもたらす物として、羽板（ルーバー）がある。細長い板を複数、平行に並べたものである。この羽板の向きを変えて、冷気を任意の方向に変える事ができる。また、羽板の方向を低速モーターにて変化させれば、首振り機構と同じ効果を実現できる。

段落［００２８］［００２９］で得られた知見から、図７の形態の冷風装置を考えた。これを３号機と呼ぶ。もはや、ファンネルの上面部２３は箱型９０と一体化している。ファンネルの下面部２４には、雨水排出の役割もあるので、これは取り除けない。この形態でも風導管２０であることに違いはない。
そして、図８の如く、送風機１０が収められた一角を、取り外し可能な形態とするのである。これを送風機ユニット９１と呼ぶ。そして、図８の様に、送風機ユニット９１の向きを変えて装着すれば、風向きを水平方向（図７）にも上向き（図９）にも変更できる。
図１０（ｂ）は、上向き送風の実施形態である。上向き送風は、空気ダクト４１を使用する場合に便利である。なぜなら、空気ダクト４１を床置きにしてしまうと床を占有し、生活上かなり邪魔な存在となる。そこで、空気ダクト４１を天井から懸架し、送風機を上向きにして空気ダクト４１と接続するのである。こうすれば、少々離れた場所であっても空気ダクト４１が邪魔にならず、冷気を送り届ける事ができる。また、送風機と空気ダクト４１の接続性も良好である。
そして、水平方向の送風では、図１０（ａ）の様にルーバー４０を併用する。ルーバー４０を用いれば、ある程度の範囲で送風方向を変更できるので、冷風装置１から、好きな場所に冷気を向ける事ができる。
この様に、本発明には、風向きの制御機能が必須なので、冷風装置の下位概念として、空気ダクト、及び、ルーバーを発明の範囲に含める。

（統一性）
以上の通り、本発明における１号から３号への変遷を説明した。この結果、形状が簡素になり、製作の容易さ、利便性も向上した。しかし、原理は全て同一である。
つまり、
・風導管の開口率（［数２］）が１よりも充分に大である事。
・風導管の下部が網戸に向かって下り傾斜である事。
この２点を満たす事が絶対条件となる。
そして、［数５］で示した条件の通り、風導管２０の開口率から計算できる範囲内に送風機１０の風速を選択すれば、虫の吸込みは防止できる。

（小括）
上述の通り、ファンネル形状は通過点に過ぎず、開口率が重要な要素である事が理解できた。
本来、特許文書に、この様な試行錯誤の過程は記述する必要の無い事柄なのかも知れない。しかし、私と同様に「ファンネル形状には滑らかな造形が必要」という思い込みが、世間一般の認識なのかも知れない。そこで、後世の方が私と同じ轍を踏む事の無いように、あえて本発明の改善の過程を記述した次第である。
私が、本発明の着想を得たのは２０１４年頃であった。特許文献１は２００８年に出願されたものなので、実際には６年以上の遅れで、独立して同じ着想に到った訳である。ところが、実際に製作してみると、冷気の取込みは実現したものの、前記の通り、雨水と小蝿に悩まされ続けた。そして２０２３年にファンネル形状に思い当たり、雨水と小蝿の問題を一挙に解決できた。そして、２０２４年にファンネル形状から脱却し、２０２５年は防犯対策を考案した。（防犯に関しては、段落［００３９］以降で説明している。）
もちろん、特許文献１、ファンネル形状、及び、流体、は既知のものである。しかし、これらを組み合わせて、特許文献１の目標を完全に達成し、雨水対策までも実現した発明は今日まで知られていない。
また、［表１］の結果を知らずして、図４から図１０への想致はできるのだろうか。
これらの事から、本発明は当業者であっても容易には想致できない発明だと主張するものである。

（家庭における節電効果）
次に本発明の節電効果について図１１に沿って説明する。
図１１は、２０２４年６月～１０月における、我が家と、似た家庭の消費電力量のグラフである。出典は、東京電力エナジーパートナー株式会社が運営するサイト「くらしＴＥＰＣＯ」（ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｔｅｐｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｅｐ／ｉｎｄｅｘ－ｊ．ｈｔｍｌ）である。このサイトにユーザー登録（契約番号が必要）を行うと、自宅の電力使用量を月、週、日別に調べる事ができる。さらにプロフィールを登録すると、「似た家庭」の月別の電力使用量が表示される。例えば、「地域、年齢、職業、世帯人数」の似た家庭の消費電力量が表示されているものと思われる。ただし、契約者本人の電力使用量の数値は得られるものの、「似た家庭」の数値はグラフから読み取るしかなく、概略値となる。
図１１の６月を見ると、我が家と、「似た家庭」の消費電力量は大差が無い。しかし９月は１０２ｋＷｈもの差が出ている。東京電力の２０２４年９月時点の従量電灯Ｂの第二段階料金は、３６円４０銭なので、差額を計算してみる。
この様に、電気料金の差額としては、かなり大きな金額である。

しかし、この１０２（ｋＷｈ）がエアコンの有無に１００％起因するものではない。実は、エアコン同様に、冷蔵庫もかなりの電力を消費しているのである。エアコンは人の判断で運転を制御できるが、冷蔵庫は２４時間連続運転なので消費電力を想像し難い。そこで、我が家では２０２４年６月から冷蔵庫の消費電力量を計測している。図１１の破線が我が家の冷蔵庫の消費電力量である。
冷蔵庫は庫内の温度を一定に保つ働きをするものであるから、周囲温度と庫内温度の温度差と、消費電力量の間には線形の関係がある、と考えるのが自然である。つまり、ある種の温度計とも言える。
ここで、我が家の総消費電力量と、冷蔵庫の消費電力量は似た形状となっている事から、低めの室温を維持できていると言える。一方、「似た家庭」の総消費電力量は大きな山を描いていることから、おそらく相当に暑い環境で過ごしておられると推察する。おそらくはエアコンに依存されており、冷蔵庫も暑い室内で大きな電力を消費しているのではないだろうか。しかしながら、「似た家庭」の冷蔵庫の消費電力量が不明なので、これ以上の考察はできない。
そこで強引な判定とはなるが、２０２４年９月の我が家と、「似た家庭」の電力差１０２（ｋＷｈ）は、本発明による効果と見なす事とする。

（損益分岐点）
また、本発明は極めて単純な構造であるため、安価に製作できる。最も高価な部材は扇風機であるが、これは現在使用中のものを流用すれば良い。風導管、及びダクトを手作りすれば、材料費は２０００円もかからない。［数６］で計算した、似た家庭との電気料金差が約３７００円であるから、一ヶ月で元が取れる計算となる。

（本発明の使い方）
図１２（ａ）は２０２４年８月９日から８月１３日の我が家の室温である。８月１１日、宇都宮市は観測開始以来の歴代９位の最高気温（３７．３℃）を記録した。その前後２日の気温を示す。見ての通り、室温は常に最高気温を下回っている。（出典：気象庁）
次に一例として、一日における使用実態を温度グラフ（図１２（ｂ））と共に説明する。既に述べた通り、冷風装置は外気温が室温より低い場合にのみ効果を産む。この事から日々、おおよそ次の時程で使用している。
・朝：起床。室内が夜間と早朝の冷気で冷えているので、直ぐに窓を締め、冷気を外に逃さない事を心掛ける。（ただし二階の窓は全開。）（全窓閉段階１００）
・午前中：日照と気温の上昇に伴い室温が上昇するが、気にならない。なお、外気は絶対に取り込まない。（快適段階１０１）
・１２時頃：締めきった室内で通常の扇風機を使って涼を取る。（快適段階１０１）
・１５時頃：室温は最高でも３２℃程度で、扇風機でやり過ごせる。（我慢段階１０２）
・１６時頃：窓を開け、冷風装置の使用を開始。吸気温度は３０℃程度。充分涼しく感じられる。（全窓開段階１０３）
・０２時頃：吸気温度は２７℃程度。冷風装置を停止し、就寝。なるべく室温を下げる様に、窓は開放したままにしている。（就寝段階１０４）
なお、０２時頃に室温が上昇しているのは、冷風装置を停止したためである。

２０２３年、２０２４年の夏は過去最高の気温であったが、上記の通り冷風装置を運用する事で、多少は暑い日もあったが、毎日を快適に過ごす事ができた。しかも、電気代は極めて安く済んだ。
だが、本発明は夏の昼間は全くの無力ではある。しかし夏場の日本国内において、１日を通じて、常に外気温が室温を上回る場所など存在しないであろう。有るとすれば、鍾乳洞等の洞窟か、天然氷を保管する氷室くらいであろう。私には、東京のマンションで暮らした経験は無いが、夜間や早朝なら外気温が室温を下回るのではないか。ならば、このタイミングで本発明を使用すれば、電気代を節約しつつ涼しく過ごす事ができるのではないか。
例えば、お勤めの方であれば、帰宅後は室内が暑いので、速やかに本発明の使用を開始する。待ち時間でシャワーを浴びて、汗を流す間に、やや室温が低下しているだろう。風呂上りにエアコンを使えば、さらに涼感が増す。くつろぐ間に室温はゆっくりと下がり、真夜中近くに３０℃となれば、エアコンを止める。そして、本発明を一晩中稼働させ続けるのである。かかる電気代は僅かなものである。これで熱帯夜から解放され、ぐっすりと眠れる。
この様に、エアコンと本発明を組み合わせる使い方が良い。首都圏や西日本の暑い地域であれば、二者の組み合わせが有効である。
例えば次の使い分けである。
本発明の用途。
・粗熱の屋外排出の促進。
・長時間に渡る、外気導入。
・就寝中の外気導入。
エアコンの用途。
・昼間の冷房。
・素早い冷房。
・局所的な冷房。
この様に適宜に使い分ける事で、エアコンのみに依存するよりも、遥かに経済性の向上が期待できる。
なお、上記の使い方は私なりの一例で、住環境や生活実態は十人十色である。本発明の利点欠点を理解し、各自の生活に合わせてご活用いただければと思う。

（防犯性の課題）
ところで、図３の１号機、図５（ｂ）の２号機、図１０の３号機は、全て窓を開けての使用を想定している。無職の私は常時在宅しているので、これで問題は無いのであるが、お仕事で日中は留守にされている方は毎日、段落［００３８］の日課をこなさなければならないのだろうか。しかし、面倒だからと言って、窓を開けたまま外出してしまっては、あまりにも不用心である。
一つ対策案がある。最近のエアコンは多機能で、携帯端末から遠隔で制御できる機種が販売されている。ならば、この遠隔制御エアコンを帰宅の前に稼働させれば、事前に部屋を冷やしておく事ができる。しかし、ちょっと待って欲しい。夏の締め切った灼熱の部屋でエアコンを稼働するのは、いかにも電気の無駄遣いである。
そこで、防犯に特化した本発明の変形例を考案した。つまり、容易に侵入できない窓に本発明を適用し、無線ネットワークを介して遠隔制御を行うのである。まずは、外出先から遠隔制御で本発明を始動して部屋の粗熱を取る。そして室温が下がってから、遠隔制御のエアコンを起動するのである。こうすれば無駄な電力消費が抑えられる。つまり防犯性と省電力性の両立を狙った変形例である。

（変形例１）
具体的には、明り取り窓に吸排気の機能を持たせるのである。一般に明り取り窓は高い位置に設置される事から防犯性は高い。あるいは、人が通り抜けるのが困難な程の極細の窓も有効である。この二者を併用すれば、さらに防犯性は高まる。その上で、図１３（ａ）の構成とする事で、明り取り窓を風導管の一部と成す構造にするのである。以下に説明する。
図１３（ａ）は、開閉のできない固定式の明り取り窓を想定した例である。図１３（ｂ）は図１３（ａ）から風導管に相当する領域のみを抽出したものである。
６０は網戸である。図１の網戸６０に相当する部材である。明り取り窓２１０は、室内から室外に向け下げ勾配を成すように設置する。すると、図１３（ａ）の断面図における窓２１０は、図１３（ｂ）の風導管２００の下面部２４に相当する部位となる。そして、風導管２００の側面は、防水性を持たせた壁、あるいは防水性の板材や金属板、樹脂板を用いて構成すれば良い。つまり、風導管２００の幅は、窓の幅と同じとなる。そして、風導管２００の上面部２３にあたる位置に送風機１０を接続する。つまり、上面部２３にあたる位置は送風機１０の吸気口となるため、風導管２００の上面部２３は「風導管の壁面」としては存在しなくなる。ここが図７の風導管との相違点である。（それ故、図１３（ｂ）では２３に括弧を付けて表現している。）
この構成とすると、図１３（ａ）は図１０と同じ作用効果、つまり雨水と虫の侵入を防止しつつ、冷気の取り込みを実現し、さらには防犯性も獲得できるのである。
次の、図１３（ｃ）は上記と同様に固定式の明り取り窓であるが、窓２１０を傾斜させず、直立させた変形例である。同じく図１３（ｄ）は風導管に相当する領域２００のみを抽出したものである。この配置でも風導管２００は風導管を成す。
窓２１０を傾斜させて取り付けようとすると、位置合わせの手間がかかり施工不良や経年劣化によるシーリング不良で雨漏れを起こす危惧もある。このため窓２１０は直立させるのが現実的な選択と思われる。ただし、窓２１０を直立させる場合、網戸６０と窓２１０の間に十数センチから二十センチ程度の間隔が必要となる。このため、窓２１０は壁５１から奥まった位置に設置する事となる。加えて、風導管２００の下部に網戸に向けて下げ勾配２２０を確保しておく。この傾斜を設けず水平にしてしまうと、ここに土埃や花粉等が蓄積してしまうのである。下げ勾配２２０は無駄な部位に感じられるのかも知れないが、必須の要素である。
ここで、明り取り窓はガラスを前提にしているが、明り取りが不要であればガラスから壁材に変更し、空気取入口として構成しても良い。

（変形例２）
図１３（ｅ）は、内倒し可能な明り取り窓の場合の変形例である。図１３（ａ）を可倒式にした構成となる。ただし、可動窓は防水や雨仕舞が重要である。通常の内倒し窓の場合は、閉窓時の防水のみを考慮すれば良いが、本発明では開窓状態にて風導管を通じて吸排気を行うため、開窓時も雨水侵入を防ぐ必要がある。つまり、閉窓時と開窓時の常時の防水が必要である。
まず、風導管２００の左右の側面の壁は、段落［００４０］同様に防水性が必須である。そして、開窓時に窓２１０を受け止めるストッパー２１１には樹脂製のシールを窓の全周に接する様に設けなければならない。このため、単にストッパー２１１に窓２１０を当接させるだけでは不十分である。樹脂シールを変形させ防水機能を発揮できる様に圧力を加えなければならない。すなわち閉窓時、開窓時の２通りのロック機構が必要である。
この様に、図１３（ｅ）は開窓時のみ風導管２００が形成されるため、気密性が高く、隙間風を防ぐ事ができる。このため、冬季の風が強い地域や、夏の台風の通り道である地域では、この内倒し窓が好適である。

（変形例３）
図１３（ｆ）は、外倒し窓の場合の変形例を示す。外倒し窓では、蝶番２１２は窓の上枠に付ける形態でなければ、風導管の下面部が形成できない。故に、外倒し窓を使用する場合は、窓ガラス２１０全体を壁５１よりも屋内側に引き込んで設置せざるを得ない。そして段落［００４０］の図１３（ｃ）と同じく埃防止のため、窓２１０から網戸６０に向けて下げ勾配２２０を設ける。
ただしこの構成とすると、外倒し窓の開閉に関わらず、常時、風導管が構成できてしまう。図１３（ｆ）の閉窓時（左側）、及び図１３（ｆ）の開窓時（右側）からも風導管２００が構成できているのが確認できる。違いは開口率が異なるだけである。すなわち、図１３（ｇ）の閉窓時（左側）の方が開口率は高い。この特徴は有利に思えるが、見方を変えれば「風通しが良過ぎる」とも言える。このため、図１３（ｆ）は比較的温暖な地域に適していると言える。なお、隙間風を防ぐ為には、送風機１０の吸気口と排気口を塞ぐ、シャッターや蓋２１３を備えておくべきである。それは、「ガラリ」と呼ばれる隙間風の多い建材ではなく、しっかりと隙間風を防止できる物でなければならない。
なお、防水性や窓のストッパー、ロック機構は段落［００４１］と同様に、閉窓時と開窓時の常時の防水を実現する物が必要である。

（吸排気に関して）
図３の１号機、図５（ｂ）の２号機、図１０の３号機は、吸気のみを想定している。しかし、変形例１乃至３は、吸排気の双方を想定している。変形例１乃至３は元々、明り取り窓を想定しており高所の設置となる。このため、吸気のみならず排気も想定しておくのが部屋の温度を下げるのに有効と思われる。例えば、まずは排気で熱気を屋外に排出しておき、次に吸気で外気を取り込むのである。あるいは複数の窓に本発明を適用して、一方を吸気、他方を排気にする使い方も有効である。

（無線ネットワーク接続に関して）
段落［００４０］乃至［００４３］の説明から、利用者が無線ネットワークを介して取得できる情報は以下の通りである。
（１）冷風装置の識別番号。（複数台の冷風装置を導入する場合。）
（２）部屋の温度。
（３）窓の開閉状態。
さらに、利用者が無線ネットワークを介して制御する項目は次の通りである。
（４）送風機の電源のオン／オフ制御。
（５）送風機の吸気／排気の切り替え制御。
以上に加え、天候の情報（風向、風速、降雨状況）が得られれば更に有用である。

（まとめ）
以上のように、本発明によれば、屋外の冷気を室内に導入できるので、快適な居住環境を実現できる。
また、一般的なエアコンに比べて、消費電力が大幅に少ないため、電気代の節約だけではなく、ＣＯ２削減にも寄与できる。ただし、本発明はエアコンに取って代わるものではない。本発明は涼しい外気を活用し、エアコンの消費電力を削減する事を狙ったものであり、外気が暑い日中では使えない。（ちなみに我家にエアコンは無い。）
また、風導管の下部が送風機側から網戸側に向かって下り傾斜を成すことにより、雨水が自然に排出されるため、雨水による故障を心配せずに、降雨の真っ最中でも使用できる。
そして、送風機側開口部よりも網戸側開口部の方が大きいので、網戸側の風速が抑制できるため、網戸越しの虫の吸引を防止できる。

そして、空気ダクトやルーバーを用いることによって、屋内の任意の場所に冷風を送ることができるので、柔軟性に富んだ冷風装置とすることができる。

さらに、高所の明り取り窓や空気取入口に本発明を適用する事により、防犯性を確保しつつ、省電力で室温を下げる事ができる。さらに、ネットワーク経由で本発明を制御できるので、出先からでも室温を下げる事ができる。

本発明による冷風装置は、極めて安価でシンプルな外気冷風装置であって、快適な居住環境を実現することができると共に、大幅な省電力化とＣＯ２削減効果を実現することが可能であり、産業上の利用可能性は大きい。

１ 冷風装置
２ 流入側
３ 流出側
１０ 送風機
１１ ファン
１２ 正面カバー
１３ 背面カバー
１４ 支柱
２０ 風導管
２１ 送風機側開口部
２２ 網戸側開口部
２３ 上面部
２４ 下面部
３０ 封止板
４０ ルーバー
４１ 空気ダクト
５０ 建屋
５１ 壁
６０ 網戸
６１ 枠部
６２ 網
６３ アルミサッシ
６４ 箱型設置可能域
７０ 床
７１ 地面
８０ 雨
８１ 雨水
９０ 箱型
９１ 送風機ユニット
１００ 全窓閉段階
１０１ 快適段階
１０２ 我慢段階
１０３ 全窓開段階
１０４ 就寝段階
２００ 風導管（に相当する領域）
２１０ 明り取り窓
２１１ ストッパー及び防水シール
２１２ 蝶番
２１３ 隙間風防止蓋
２２０ 下げ勾配

Claims (2)

1. 外気を用いた冷風装置であって、建物内に設置される送風機と、風導管と、屋内外を隔てる網戸とから成り、該風導管の一方の開口部である送風機側開口部は、該送風機の吸気側に接続し、他方の開口部である網戸側開口部は、網戸に当接させ、該風導管の下面部は送風機側開口部から網戸側開口部へ向け下り傾斜を成し、該網戸側開口部の開口面積は、該送風機側開口部の開口面積よりも大きく形成され、該網戸側開口部における吸気速度が、0.85(m/sec)以下であることを特徴とする冷風装置。
2. 前記送風機の送気側に、羽板（ルーバー）または空気ダクトのいずれか一方または両方を設け、冷風を任意の方向や場所に送出可能となる特徴を有する請求項１に記載の冷風装置。