(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記排気用ファンは、前記部屋内の空気を、前記建物における外壁及び内壁間に形成される通気層を経て、前記建物の屋根の頂部に設けられる棟換気部から前記建物の外部に排出する構成とした請求項1又は2に記載の空調システム。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明に係る空調システム10を配備した建物の一実施形態について、
図1〜
図6を参照して説明する。
【0010】
建物Hは、例えば、
図1、
図2等に示す、木造構造である。その要旨は、水切り、又は換気穴等を備えた土台1と、土台1に立設した柱2と、柱2間を繋ぐ胴差し3と、この柱2の上端に設けた軒桁4と、この軒桁4に設けた、母屋5a、断熱材5b、防水シート5c等を介して葺設した瓦等の屋根材5dとで構築する。図中6は軒天を示す。
【0011】
基礎Fは、地面上にコンクリートが敷き固められてなる。土台1は、複数の角材から構成され、基礎F、又はその立上部に差渡し固定される。複数本の柱2は、土台1に立設、かつ固定される、例えば、垂直材である。胴差し3は、1階と2階等の各階との間における複数の柱2に架渡しされた横架材である。軒桁4は、各柱2の上部に架渡しされた横架材である。複数本の軒桁4上には屋根材5dが布設される。
【0012】
また、
図3に示すように、複数本の柱2及び複数本の軒桁4等の室内側には、木質系ボード等の内壁35が固定され、複数の柱2及び軒桁4等の室外側にはサイディング等の外壁37が固定されている。内壁35及び外壁37によって壁体8が構成されている。壁体8内には、
図2の一点鎖線で示すように、断熱材マット12が収納されている。この断熱材マット12は防水断熱性を有する袋内にグラスウール等の断熱性の高い材料を充填した定尺マットである。各断熱材マット12は、
図3に示したように、土台1と胴差し3と柱2とで囲まれた空間を密に埋めるように納められている。内壁35の室外側の面には断熱材マット12を覆うように防湿シート(図示略)が貼り付けられている。そして、外壁37と柱2及び胴差し3と内壁35との間には、通気層7(換気通路)が形成されており、この通気層7は、屋根材5dと防水シート5cとの間に形成した通気層7aに連なる。この通気層7aは、後述する棟換気部に連なる。通気層7の上下端は開口700、701となっている。
【0013】
土台1には、
図1に模式的に示すように、1階の床面21aが固定され、胴差し3には、1階の天井面21bが固定されている。また、胴差し3の上には、2階の床面22aが固定され、軒桁4には、2階の天井面22bが固定されている。これにより、1階の部屋21及び2階の部屋22は、それぞれ建物H内において直方体の空間で区切られる。また、1階の部屋21及び2階の部屋22の間には、1階天井裏空間21cが形成され、2階の部屋22には、2階天井裏空間22cが形成される。前記通気層7の上端の開口700は、2階の胴差し3の上方外側で開放されている。また、通気層7の下端の開口701は、土台1、又は基礎Fに設けた胴差し3の下端で開放されている。このように、通気層7内の空気の流れを二分することで、棟換気部9へのスムース、かつ迅速な流れを確保でき、第1・第2の部屋21、22の容易、かつ迅速な空気調整が図れる。また、通気層7を、内壁35と外壁37との間に設けることで、通気層7は断熱層としての役割がある。
【0014】
屋根材5dの頂部には、
図1に示すように、棟換気部9が形成されている。棟換気部9は、通気層7内の空気を建物Hの外に排出するように構成されている。詳しくは、棟換気部9は、通気層7は屋根11に設けた通気層7aと連通するとともに、棟換気部9は、屋根11の両通気層7aの合掌箇所(頂点)に設け、かつ建物Hの外とを連通する開口部9aと、その開口部9aからの雨等の建物H内への浸入を抑制する棟カバー9b(雨仕舞い手段)と、を備える。棟カバー9bは、開口部9aの上方に位置し、棟に合わせて屈曲した板状に形成されているが、一例である。
【0015】
空調システム10は、
図1に模式的に示すように、複数基の第1〜第3のファン20b〜20d(本例では3基とするが、一例である)と、金属、樹脂等の材料で筒状に形成されるフレキシブルのダクト25と、を備える。
【0016】
ダクト25は、後述する通気層に一本〜複数本配備されており、例えば、
基端に、1つの吸気端25a(本数は一例である)と、その吸気端25aから延びる途中で2つに分岐し(分岐本数は一例である)、かつ他端に2つの排気端25b、25cを備える。ダクト25の吸気端25aは床下(床面21aと基礎Fとの間)に設置される。ダクト25は、吸気端25aから床面21aに沿って通気層7に対応する位置まで延び、その位置で上方に屈曲して通気層7内(ダクト25を付設する位置と本数は任意である)を通る。ダクト25は、1階天井裏空間21cにおいて2つに分岐する。分岐した一方のダクト25の第1の排気端25bは、1階の部屋21の通気層7内を通って1階天井裏空間21c内に延びる。分岐した他方のダクト25の第2の排気端25cは、2階の部屋21の通気層7内を通って2階天井裏空間22c内に延びる。なお、ダクト25は、通気層7が望ましいが、その他として、
図4に示すように、部屋の内壁35と、例えば、隣接した他の部屋の内壁35との間を通過してもよい。また、図示しないが、ダクト25は、各部屋21,22の壁面、又は内部を通過してもよい。
【0017】
第1ファン〜第3ファンの20b〜20d(総称するときは、ファン20b〜20dとする)は、例えば、円筒状のパイプファンである。一基〜複数基の第3のファン20dは、1階の部屋21の内壁35の内面から通気層7の内面に貫設された一〜複数の空間に設けられている。第1のファン20b(空調機用のファン)は、2階の部屋22の天井面22bの下面から室内に貫設された空間に設けられている。一基〜複数基の第2のファン20cは、2階の部屋22の内壁35の内面から通気層7の内面に貫設された一〜複数の空間に設けられている。そして、第2のファン20cと第3のファン20dで、1階の部屋21の空気を、通気層7を介して、屋根の通気層7aに導き、又は2階の部屋22の空気を、通気層7の下側から、建物Hの土台1近傍に排気する。従って、1階の部屋21の内部と、2階の部屋22の内部は、負圧状態となり、建物Hの隙間、例えば、土台1、土間等の隙間16から外気を床下Gに吸込み、ダクト25に導く構造である。以上の説明では、通気層7の上下方向に、混在して、第2・第3のファン20c、20dを介して送る方法を説明したが、第2のファン20cでは、通気層7aに送り、第3のファン20dでは、通気層7の下側から、建物Hの土台1近傍に排気することも有益である。そして、通気層7の下側から、建物Hの土台1近傍に排気する構造では、床下への湿気、熱気とか、虫等の侵入(進入)防止に有効である。
【0018】
一基〜複数基の換気用ガラリ20aは、1階天井裏空間21c内の空気、又はダクト25の空気を、1階の部屋21内に取り入れるための設備であり、天井面21bに設ける。一基〜複数基の第3のファン20dは、1階の部屋21内の空気を通気層7に送ることができる。第2のファン20cは、2階の部屋22内の空気を通気層7に送ることができる。第1のファン20bは空調機のファンであり、第2のファン20c及び第3のファン20dは排気用ファンである。尚、一基〜複数基の換気用ガラリ20aは、全てか、その一部を、図示しないが、ファンとすることもできる。
【0019】
次に、
図1及び
図4を参照しつつ、空調システム10における第2、第3のファン20c、20dが駆動している場合の空気の流れについて説明する。
【0020】
夏季においては、外気温に比べて、内気温(1階、2階の部屋21、22の空気)が高くなり、第2、第3のファン20c、20dが駆動すると、前述の如く、1階、2階の部屋21、22が負圧となる。この負圧状態となれば、低温の床下Gの冷気を(外気温に比べて、基礎Fの地面の温度が低く、床下Gの空気は冷気となる)、床下Gのダクト25の吸気端25a(床下Gに設置したダクト25の吸気端25a)より吸込み、第1の排気端25b、及び/又は、第2の排気端25c(二階建て説明するが、平屋も同じである)から排出される。第1の排気端25bから排出された冷気は、ガラリ20aを通過して1階の部屋21内に拡散されて、1階の部屋21内が冷却される。また、第2の排気端25cから排出された冷気は、場合により、図示しない、ファン、又は空調機用のファン2b(第1のファン2bとする)、及び/又は、図示しない、ガラリを通過して2階の部屋22内に拡散されて、2階の部屋22内が冷却される。尚、前記の如く、第2、第3のファン20c、20dが駆動することで、1、2階の部屋21、22内の暖気(空気)は、通気層7に排気された後、棟換気部9に向かって流れ、棟換気部9から建物Hの外に排出される。
【0021】
尚、2階天井裏空間22cの第1のファン20bは、建物Hの空気調和機(図示しない)に備えた機材を利用した一例であり、第2の部屋22の温湿度調整に役立つ利点がある。また、第1のファン20bは、通常のファンに代替することも可能であり、このファンであれば、第2の部屋22を負圧にすることに役立つと考えられる。また、第2のファン20cとの同期駆動も可能である。尚、第2、第3のファン20c、20dを、同期して駆動する方法を説明したが、単独使用し、第1・第2の部屋21、22を別個に負圧とする使用もできる。
【0022】
冬期においては、外気温に比べて、基礎Fに接する地面の温度は高くなる。よって、上記夏期の場合と同様に、第2のファン20c(排気用ファン)及び第3のファン20d(排気用ファン)が駆動されることで、冷気が1階・2階の部屋21,22の外の通気層7に排気される。これにより、1階・2階の部屋21,22が負圧となり、ダクト25を通じて暖気が床下から、ガラリ20aより1階の部屋21内に送られるとともに、ダクト25を通じて暖気が、2階の部屋22に送られるか、及び/又は、空調機用のファン20bらにより2階の部屋22内に送られることで、1階・2階の部屋21,22が暖められる。
【0023】
図5のブロック図に示すように、空調システム10は、第1〜第3のファン20b〜20dに加えて、建物Hの外の温度を検出する外気温センサ52と、床下の温度を検出する床下気温センサ53と、室内の湿度を検出する湿度センサ54と、時間及び月日を計測する時計55と、各種センサ等からの情報に基づき第1〜第3のファン20b〜20dを制御する制御装置51とを備える。
【0024】
図6のフローチャートには、第1の自動運転パターンが示されている。すなわち、同図に示すように、制御装置51は、外気温センサ52及び床下気温センサ53を通じて、外気温及び床下の温度を認識する(S1)。そして、制御装置51は、外気温及び床下の温度の温度差を算出し(S2)、その温度差が第1の閾値Th1以上であるか否かを判断する(S3)。
【0025】
制御装置51は、温度差が第1の閾値Th1(例えば、25℃以上)以上である旨判断すると(S3でYES)、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動し(S4)、温度差が第1の閾値Th1(例えば、25℃以上)未満である旨判断すると(S3でNO)、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動せず、本フローチャートに係る処理を終了する(エンド)。このフローチャートは周期的に実行される。例えば、上記温度差が小さい場合には、空調システム10を動作させても、部屋内は十分に冷却又は暖房されないため効率的でない。すなわち、第1の閾値Th1は、効率的に空調システム10が動作する上記温度差以上に設定されている。
【0026】
また、第2の自動運転パターンとして、制御装置51は、湿度センサ54を通じて検出した室内の湿度が、第1の閾値(例えば、65%)以上である旨判断すると、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動し、室内の湿度が第1の閾値未満である旨判断すると、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動させなくてもよい。この第1の閾値は、快適な室内環境を実現するための湿度に基づき設定されている。
【0027】
また、第3の自動運転パターンとして、制御装置51は、時計55からの情報に基づき、居住者が部屋にいないと想定される時間帯、例えば深夜から早朝(例えば、午前3時〜9時)にかけて第1〜第3のファン20b〜20dを駆動し、その他の時間帯には、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動させなくてもよい。
【0028】
また、第4の自動運転パターンとして、制御装置51は、外気温センサ52を通じて検出した外気温が、第3の閾値(例えば、25℃)以上である旨判断すると、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動し、外気温が第3の閾値未満である旨判断すると、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動させなくてもよい。この第3の閾値は、快適な室内環境を実現するための温度に基づき設定されている。
【0029】
また、上記第1の自動運転パターンの変形例である第5の自動運転パターンとして、冬季とそれ以外の季節とで第1の閾値Th1を変化させてもよい。制御装置51は、例えば時計55からの情報に基づき、冬季(例えば、11月〜2月)においては、第1の閾値Th1を冬季用の閾値(例えば、14℃)に設定したうえで、上記第1の自動運転パターンを実行し、冬季以外の季節(例えば、3月〜10月)においては、第1の閾値Th1を通常用の閾値(例えば、25℃)に設定したうえで、上記第1の自動運転パターンを実行してもよい。制御装置51は、冬季であるか否かの判断を、時計55からの情報でなく、外気温センサ52又は床下気温センサ53が検出する気温に基づき判断してもよい。この判断基準となる気温は、一定期間の平均気温であってもよい。
【0030】
さらに、第1の自動運転停止パターンとして、制御装置51は、冬季においては、第1〜第3のファン20b〜20dの駆動を完全に停止してもよい。
【0031】
また、第2の自動運転停止パターンとして、制御装置51は、外気温センサ52及び床下気温センサ53の検出結果に基づき外気温及び床下の温度の温度差を算出し、その温度差が第3の閾値未満の場合、第1〜第3のファン20b〜20dの駆動を完全に停止してもよい。例えば、上記温度差が小さい場合には、空調システム10を動作させても、部屋内は十分に冷却又は暖房されないため効率的でない。すなわち、第3の閾値は、効率的に空調システム10が動作する上記温度差より小さく設定されている。
【0032】
第1及び第2の自動運転停止パターンにおいて第1〜第3のファン20b〜20dの駆動が完全に停止している場合には、上述した第1〜4の自動運転パターンの駆動条件が成立した場合でも、制御装置51は、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動させなくてもよい。
【0033】
空調対象がクローゼット、押し入れ又は玄関である場合には、例えば第1〜4の自動運転パターンが好適である。例えば、制御装置51は、
図1の1階の部屋21がクローゼット、押し入れ又は玄関である場合、第1〜4の自動運転パターンに基づき、第1のファン20bに係る制御を行ってもよい。特に、第3の自動運転パターンによれば、クローゼット、押し入れ又は玄関に人がいないことが想定される時間帯に換気が行われるため、ファン動作に伴う騒音が問題となりづらい。
【0034】
空調対象が居間である場合には、例えば第3及び第4の自動運転パターンならびに第1及び第1の自動運転停止パターンが好適である。例えば、制御装置51は、
図1の2階の部屋22が居間である場合、第3及び第4の自動運転パターンならびに第1及び第1の自動運転停止パターンに基づき、第2のファン20c及び第3のファン20dに係る制御を行ってもよい。このように部屋の種類に応じて採用する自動運転パターン及び自動運転停止パターンを適宜変更してもよい。
【0035】
上記第1〜第4の自動運転パターン及び第1及び第2の自動運転停止パターンのうち採用するパターンは、部屋の種類等に合わせて適宜取捨選択されてもよい。採用されるパターンに応じて、各種センサ及び時計等を省略してもよい。
【0036】
さらに、空調システム10は、
図5に示すように、ユーザによって押し操作可能に設置された強制動作スイッチ56を備えてもよい。制御装置51は、強制動作スイッチ56が押し操作された旨認識すると、上記各自動運転パターン及び各自動運転停止パターンに関わらず、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動してもよい。尚、第2、第3のファン20c〜20dを駆動することで、例えば、焼き肉、焼き魚の際、部屋内に充満した匂い及び煙を迅速に屋外に排出できる。また、制御装置51は、強制動作スイッチ56の操作に基づき第1〜第3のファン20b〜20dを駆動した後、再度、強制動作スイッチ56が押し操作された旨認識すると、通常のモード(各自動運転パターン及び各自動運転停止パターンに基づきファンを駆動又は停止するモード)に戻ってもよい。また、制御装置51は、強制動作スイッチ56の操作に基づき第1〜第3のファン20b〜20dを駆動した場合、一定時間(例えば24時間)経過後に、通常のモード(各自動運転パターン及び各自動運転停止パターンに基づき駆動又は停止するモード)に戻ってもよい。
【0037】
また、第1〜第3のファン20b〜20dの駆動は、建物Hとか、壁体8等の湿度上昇を抑制できる。従って、例えば、土台1、柱2、胴差し3等が、木材使用であれば、湿度上昇による変質、変形、又はシロアリの発生等を回避できて有益である。
【0038】
(1)上記実施形態に係る空調システム10は、基礎Fと建物Hの床面21aとの間に一端(吸気端25a)が設置され、部屋の1・2階天井裏空間22cに他端(排気端25b、25c)が設置される金属、樹脂等の材料でなるチューブ状のダクト25と、1階の天井面21bに設置(配備)され、かつダクト25からの空気(暖気、又は冷気、或いは常温空気等の空気)を1階の部屋21(室内)に送る換気用ガラリ20aと、1階の部屋21の側壁(内壁35)に設置され、1階の部屋21内の空気を通気層7に排出する第3のファン20dと、を備える。この構成によれば、夏期においては、床下の冷気が、ダクト25からガラリ20aより1階の部屋21内に送り込まれて、この冷気の圧送で、部屋21内の暖気が通気層7に排出される。冬期においては、床下の暖気が、前述と同様な流れで1・2階の部屋21、22内に送り込まれて、1階の部屋21内の冷気が通気層7に排出される。このように、床下の冷気、又は暖気を利用して室温及び湿度を調整するため、エアコンディショナー等のみで室温及び湿度を調整した場合に比べて、より少ない消費電力で、快適な室内環境を実現することができる。また、この空調システム10によれば、部屋内の温度調整だけに限らず、空気を循環させることで湿度も調整されるとともに、臭い及び煙等も外部に排出されるための各所の目的の調整ができ、快適な室内環境を実現できる。このように、湿度の上昇が抑制されることで、結露、カビやダニの発生を抑制できる。また、空調システム10によれば、窓を開けての換気を要さないことが多く、防犯上も好ましく、かつ前述の消費電力の軽減化に寄与できる。さらに、空調システム10をクローゼット、押し入れ又は玄関に適用することで、クローゼット等の内部に臭いがこもること、又は結露発生等の抑制に有効である。
【0039】
(2)さらに、上記実施形態に係る空調システム10は、建物Hの外の温度を検出する外気温センサ52と、床面21aと基礎Fとの間の温度を検出する床下気温センサ53と、外気温センサ52を通じて検出した外気温及び床下気温センサ53を通じて検出した床下の温度の温度差を算出し、その温度差が第1の閾値Th1以上のとき、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動する制御装置51と、を備える。この構成によれば、外気温と床下の温度との温度差が大きいとき、すなわち、空調システム10により効率的に空調が可能であるときに、空調システム10が動作する。
【0040】
(3)さらに、上記実施形態に係る空調システム10は、1階の部屋21内の湿度を検出する湿度センサ54と、湿度センサ54を通じて検出した湿度が第1の閾値以上のとき、第1〜第3のファン20b〜20dを駆動する制御装置と、を備える。この構成によれば、湿度の上昇が抑制され、快適な室内環境を実現することができる。又は、結露防止等に有効である。
【0041】
(4)第3のファン20dは、部屋22内の空気を、通気層7を通じて、建物Hの屋根の頂部に設けられる棟換気部9から建物Hの外部に排出する。これにより、内壁35と外壁37との間の湿度が高まることが抑制される。
【0042】
(変形例)
上記実施形態では、棟換気部9から建物Hの外部に空気が排出したが、その他の部分、例えば、外壁37に排気口(図示せず)を設けて、その排気口から建物H外に排出してもよい。また、この排気口に外部に空気を送るファンを新たに設けてもよい。
【0043】
上記実施形態における第1〜第3のファン20b〜20dは、ファンの能力とか、好みにより、適宜省略可能である。また、1階の部屋21のみに空調システム10が導入される場合には、第3のファン20dを省略し
てもよい。また、2階の部屋22にのみ空調システム10が導入される場合には、2階の部屋22の第2のファン20cを省略してもよい。
【0044】
上記第1〜第3のファン20b〜20d、又はガラリ20a等の設置位置は限定されない。例えば、ガラリ20a及び第1のファン20bを内壁35に設けてもよい。
【0045】
上記実施形態では、建物Hは、木造で説明したが、鉄骨又は鉄筋コンクリートの建物Hに実施形態に係る空調システム10を適用してもよい。
【0046】
上記実施形態では、ダクト25は、それぞれ1階天井裏空間21c及び2階天井裏空間22cに延びるように2つに分岐しているが一例である。
【0047】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。