特許 7282559 空気循環システム、建物、及び、光触媒担持方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-05-19

(45)【発行日】2023-05-29

(54)【発明の名称】空気循環システム、建物、及び、光触媒担持方法

(51)【国際特許分類】

   F24F 8/167 20210101AFI20230522BHJP

   F24F 13/02 20060101ALI20230522BHJP

   E04B 1/70 20060101ALI20230522BHJP

   B01J 35/02 20060101ALI20230522BHJP

【ＦＩ】

F24F8/167

F24F13/02 C

F24F13/02 H

E04B1/70 E

B01J35/02 J

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019058479

(22)【出願日】2019-03-26

(65)【公開番号】P2020159618

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2022-03-10

(73)【特許権者】

【識別番号】303046244

【氏名又は名称】旭化成ホームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100186015

【弁理士】

【氏名又は名称】小松 靖之

(72)【発明者】

【氏名】柏原 誠一

【審査官】伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－３０３６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９５５５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３２９３７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１４７８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－２３３５８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２９１６６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０９４１１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０２４１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１６－０１１２３８６（ＫＲ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２５５７７２３（ＣＮ，Ａ）

【文献】独国特許出願公開第１０３２４５１９（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１９３１１８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２４Ｆ ７／００－８／９９

Ｆ２４Ｆ １３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上階床材又は屋根材と、下階天井との間の天井裏空間に、室内空間の空気を循環させる空気循環システムであって、
前記天井裏空間に露出している前記上階床材又は屋根材の下面に光触媒が担持されており、
前記下階天井に吸気口及び吹出し口が設けられており、
前記天井裏空間に設置され前記光触媒に光を照射する光源と、
前記吸気口、前記吹出し口、及び前記天井裏空間の少なくとも何れかに設置され、空気を循環させる循環流制御装置と、を備え、
前記上階床材又は屋根材は、前記下面に微小な凹部が形成されている多孔質体である空気循環システム。

【請求項2】

前記下階天井の上面に断熱材及び遮音材の少なくとも一方が配置されている、請求項１に記載の空気循環システム。

【請求項3】

前記循環流制御装置が、前記吸気口、前記吹出し口の何れか一方のみ、または両方に設けられている、請求項１又は２に記載の空気循環システム。

【請求項4】

前記天井裏空間に循環流制御のための区画壁が設けられていない、請求項１～３の何れか一項に記載の空気循環システム。

【請求項5】

前記上階床材又は屋根材がＡＬＣパネルである、請求項１～４の何れか一項に記載の空気循環システム。

【請求項6】

請求項１～５の何れか一項に記載の空気循環システムを備えることを特徴とする建物。

【請求項7】

請求項１～５の何れか一項に記載の空気循環システムの前記光触媒を、前記上階床材又は屋根材の前記下面に担持させる、光触媒担持方法であって、
前記光触媒を含有する塗料を、前記上階床材又は屋根材の前記下面に、スプレーコート又はローラーコートで現場塗装すること、又は、前記上階床材又は屋根材の加工工場にて塗装すること、により塗布する、光触媒担持方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気循環システム、及び当該空気循環システムを備える建物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば活性炭などのＶＯＣ吸着フィルターが内蔵された空気清浄機、あるいは光触媒フィルターが設置された空気清浄機を室内に設置して、建物の室内の空気に含有される揮発性有機化合物（ＶＯＣ（volatile organic compounds））等の汚染物質を低減、分解除去することが知られている。

【0003】

しかしながら、活性炭による除去では、ＶＯＣ濃度と使用時間によって、活性炭吸着容量が破過してしまうことが想定され、定期的に活性炭フィルターを交換する必要があった。また、室内に空気清浄機を置く場合、室内空間が狭くなるなど、生活上の不便があった。

【0004】

また、特許文献１には、建物における室内空間の天井を、適度な通気性を有する面材料で構成し、天井の一部から室内の空気を天井裏空間に誘導し、天井の別の一部から室内に戻す空気循環システムが開示されている。この空気循環システムにおいては、通気性を有する天井材の表面に空気中の有機物を分解する成分を含有した塗料を塗布しておき、当該通気性を有する天井材に空気を通過させることで、ＶＯＣを分解することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００８－３０３６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、近年の建物においては、室内空間の天井にも高い断熱性、遮音性等が要求されているため、天井材の上には断熱材、遮音材等の各種部材が配置される。このような各種性能向上を目的とした部材によって、天井材において有機物分解塗料を塗布可能な範囲が制限されることにより、天井裏空間を流れる空気に含まれるＶＯＣ等の汚染物質を十分に分解することができない恐れがある。

【0007】

それゆえ本発明は、室内に空気清浄機等の機器を設置することなく、室内空間の空気に含まれるＶＯＣ等の汚染物質を効果的に低減することが可能な空気循環システム及び建物を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る空気循環システムは、上階床材又は屋根材と、下階天井との間の天井裏空間に、室内空間の空気を循環させる空気循環システムであって、
前記天井裏空間に露出している前記上階床材又は屋根材の下面に光触媒が担持されており、
前記下階天井に吸気口及び吹出し口が設けられており、
前記天井裏空間に設置され前記光触媒に光を照射する光源と、
前記吸気口、前記吹出し口、及び前記天井裏空間の少なくとも何れかに設置され、空気を循環させる循環流制御装置と、を備えることを特徴とするものである。

【0009】

なお、本発明の空気循環システムにあっては、前記上階床材又は屋根材が多孔質体であることが好ましい。

【0010】

また、本発明の空気循環システムにあっては、前記循環流制御装置が、前記吸気口、前記吹出し口の何れか一方のみ、または両方に設けられていることが好ましい。

【0011】

また、本発明の空気循環システムにあっては、前記天井裏空間に循環流制御のための区画壁が設けられていないことが好ましい。

【0012】

また、本発明の空気循環システムにあっては、前記上階床材又は屋根材がＡＬＣパネルであることが好ましい。

【0013】

また、本発明の建物は、上記の何れかの空気循環システムを備えることを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、室内に空気清浄機等の機器を設置することなく、室内空間の空気に含まれるＶＯＣ等の汚染物質を効果的に低減することが可能な空気循環システム及び建物を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一実施形態に係る空気循環システムを備える建物の縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において共通する構成には同一の符号を付している。

【0017】

ここで、一例としての建物の全体構成について説明する。建物は、例えば、鉄骨造の骨組みを有する２階建ての住宅とすることができる。建物は、地盤に固定された基礎構造体と、当該基礎構造体上に固定される上部構造体と、で構成される。なお、建物は、戸建住宅または集合住宅であってもよいし、住宅以外の建築物であってもよい。

【0018】

基礎構造体は、上部構造体の下側に位置し、その骨組みを支持するものであり、例えば、鉄筋コンクリート造の布基礎、又はベタ基礎とすることができる。上部構造体は、複数の柱と、柱間に架設された複数の梁とで構成される骨組み（躯体）と、この躯体の外周側に配置される外壁と、躯体を構成する梁上に配置される各階の床及び屋根と、を備える構成とすることができる。なお、骨組みを構成する部材は、予め規格化（標準化）され、予め工場にて製造されたのち建築現場に搬入されて組み立てられるものとすることができる。

【0019】

建物は、建物の外周を取り囲む外壁を備える。外壁は、連接して配置される複数のパネル状の外壁材と、外壁材の室内側に配置される断熱材、及び内層材等で構成される。外壁材としては、例えば軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）からなる外壁パネルとすることができるが、特に限定されない。

【0020】

また、各階の床は、床材（床支持部材）を含んでいる。床材は、例えば、ＡＬＣパネルにより構成することができる。１階の床は、床材を基礎構造体に架設することで形成することができる。また、２階の床及び屋上階の床は、床材を梁部材間に架設することにより形成することができる。なお、各階の床は、床材の他に、フローリング等の床仕上げ層を構成する床仕上げ部材を含むものであってもよい。

【0021】

図１に示す本実施形態の空気循環システム１は、建物の室内空間１０の空気を、室内空間１０の上方に設けられた天井裏空間２０に循環させ、天井裏空間２０において空気中に含まれるＶＯＣ等の汚染物質を分解して再び室内空間１０に戻すものである。室内空間１０は、例えば床１１と、外壁等の壁１２と、天井１３（下階天井）とによって区画形成される。

【0022】

天井１３は、例えば、梁等の躯体に、野縁、野縁受け、及び吊り金物等を介して固定された石膏ボード等の面材で構成することができる。天井１３には、室内空間１０と天井裏空間２０とを連通させる吸気口１４及び吹出し口１５が設けられている。また、吸気口１４及び吹出し口１５にはそれぞれ、循環流制御装置としての送風器（ファン）１６、１７が設けられている。吸気口１４に設けられた送風機１６は、吸気口１４を通じた室内空間１０から天井裏空間２０への空気の移動を促す。吹出し口１５に設けられた送風機１７は、吹出し口１５を通じた天井裏空間２０から室内空間１０への空気の移動を促す。吸気口１４及び吹出し口１５は、平面視で円形となる貫通孔とすることができるが、吸気口１４及び吹出し口１５の形状は適宜変更可能である。

【0023】

ここで、本実施形態では、吸気口１４及び吹出し口１５にそれぞれ送風器１６、１７を設けているため、室内空間１０から天井裏空間２０を通り、再び室内空間１０に移動する空気の循環作用を高めることができる。なお、循環流制御装置は、吸気口１４、吹出し口１５、及び天井裏空間２０内の少なくとも何れか１箇所に設置されていればよい。

【0024】

本実施形態の天井裏空間２０は、上階の床を構成する床材２１と、下階側の天井１３と、外壁等の壁１２とによって区画形成されている。なお、本例では、天井裏空間２０を複数の空間に区画する区画壁は設けられていないが、当該区画壁を天井裏空間２０内に設けてもよい。

【0025】

天井裏空間２０に露出している上階側の床材２１の下面２１ａには、光（紫外線）の照射によってＶＯＣ等の汚染物質を分解することができる光触媒が担持されている。なお、床材２１の下面２１ａ全体に光触媒を担持させてもよいし、床材２１の下面２１ａの一部に光触媒を担持しない領域を設けてもよい。ここで用いられる光触媒は、光照射によって、ヒドロキシラジカルやスーパーオキシドアニオンをその雰囲気中の水分子から発生させる機能を有する材料とすることができ、例えば、酸化チタン、酸化タングステン、酸化ジルコニウム等を用いることができるが、これらに限定されるものではない。

【0026】

床材２１の下面２１ａに光触媒を担持させる方法としては、光触媒を含有する塗料等を床材２１の下面２１ａに塗布することが可能であり、例えば、スプレーコート又はローラーコート等で現場塗装してもよいし、床材２１（ＡＬＣ版）の加工工場にて塗装してもよい。なお、床材２１の下面２１ａに光触媒を担持させる方法は特に限定されない。また、本実施形態では、床材２１に多孔質のＡＬＣパネルを用いているため、下面２１ａに微小な凹部が形成されており、当該凹部の形状を残した状態で、凹部の内表面を含む下面２１ａ全体に光触媒が担持されるようにしている。

【0027】

また、光触媒担持表面を床材２１の下面２１ａとすることで、ガス状の汚染物質を効率的に光触媒と接触させることができる。つまり、例えば床材２１の下面２１ａではなく、天井１３を構成する天井材上面に光触媒を担持した場合は、天井裏空間２０内の空気循環によって、浮遊してくるホコリや微粒子ダストなどの固体状の汚染物質が天井材上面に落下し、当該天井材上面を覆う可能性がある。その結果、ガス状の汚染物質と光触媒との接触を妨げる要因となったり、光触媒表面への光照射の妨げる要因となったりする可能性があり、あまり好ましくない。よって、本例では、天井材上面ではなく床材２１の下面２１ａを光触媒担持表面として、ガス状の汚染物質を効率的に光触媒と接触させることができるようにしている。

【0028】

天井裏空間２０には、床材２１の下面２１ａに担持された光触媒に光を照射可能な光源３０が設けられている。光源３０としては、例えば光源波長が３８０ｎｍ以下であるＵＶＬＥＤ、又はＵＶ蛍光灯とすることができるが、用いた光触媒の触媒作用を発揮させることができれば、特に限定されるものではない。光源３０は、天井裏空間２０内に少なくとも１つ設けられていればよいが、床材２１の下面２１ａ全体を均等に照射できるように複数箇所に間隔を空けて均等に配置されていることが好ましい。また、光源３０は、天井１３の上面から所定の高さに設置される。なお、光源３０は、天井１３の上面に直接設置してもよいし、接続部材等を介して天井１３に設置してもよい。また、光源３０は、床材２１から吊り下げて保持するようにしてもよい。

【0029】

天井裏空間２０は、例えば下階側の室内空間１０と、当該室内空間１０の上階の室内空間４０との間に区画形成される空間である。なお、例えば室内空間１０が最上階の部屋である場合、もしくは室内空間１０が１階建の建物の１階の部屋である場合、天井裏空間２０は室内空間１０と屋根材との間に区画形成される空間とすることができる。

【0030】

つまり、天井裏空間２０は、上階側の床材２１又は屋根材と、天井１３との間に区画形成される。

【0031】

本実施形態の空気循環システム１にあっては、送風器（ファン）１６、１７を起動し、光源３０を点灯させることにより、床材２１の下面２１ａに担持された光触媒が、光源３０から照射される光に反応して天井裏空間２０を通過する空気中のＶＯＣ等の汚染物質を分解する。すなわち、室内空間１０の空気に含まれるＶＯＣ等の汚染物質は天井裏空間２０を通過する際に分解されて、清浄な空気が室内空間１０に戻る。また、本実施形態では、床材２１の下面２１ａに光触媒を担持させる構成であるため、天井１３の上面に断熱材、遮音材等を配置して天井１３の高性能化を図ることができる。換言すれば、天井１３の上面に断熱材、遮音材等が配置されていても、床材２１の下面２１ａに担持された光触媒の作用は阻害されないため、空気循環システム１のＶＯＣ低減効果を十分に発揮することができる。なお、本実施形態の空気循環システム１にあっては、室内空間１０の空気を天井裏空間２０に循環させて天井裏空間２０で浄化する（ＶＯＣ等の汚染物質を分解する）構成であるため、室内空間１０に空気清浄機等の機器を設置する必要がない。

【0032】

このように、本実施形態の空気循環システム１によれば、室内空間１０に空気清浄機等の機器を設置することなく、室内空間１０の空気に含まれるＶＯＣ等の汚染物質を効果的に低減することが可能となる。

【0033】

なお、本実施形態においては、床材２１をＡＬＣパネルで構成している。ＡＬＣパネルは多孔質体であり、その下面２１ａには微小な凹部が形成される。そのため、天井裏空間２０に露出する床材２１の下面２１ａの表面積は、床材２１の平面視の面積（投影面積）よりも大きくなる。このように、微小な凹部によって増大した下面２１ａの表面積の分だけ、当該下面２１ａの表面に担持される光触媒の担持面積も大きくなるため、汚染物質を分解する能力が向上する。また、床材２１の下面２１ａ付近を流れる空気が上記の微小な凹部内に入り込み、その表面に汚染物質が接触・吸着することで、光触媒近傍での滞留時間が長くなるため、光触媒による汚染物質の分解がより促進される。その結果、天井裏空間２０を通過する空気中の汚染物質をより効率的に分解することができる。上記の理由から、光触媒を担持させる上階床材２１又は屋根材は多孔質体であることが好ましい。

【0034】

また、本実施形態の空気循環システム１では、吸気口１４及び吹出し口１５に、循環流制御装置としての送風器１６、１７が設けられているため、天井裏空間２０内に循環流制御装置を設置する必要がなく、また、室内空間１０側からのメンテナンス作業を容易に行うことができる。また、天井裏空間２０内に循環流制御装置を設置しない構成であるため、天井裏空間２０に循環流制御のための区画壁を設ける必要がない。したがって、区画壁の設置コスト等を削減することができる。

【0035】

本発明は、上述した実施形態の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲で記載された内容を逸脱しない範囲で、様々な構成により実現することが可能である。例えば、上記実施形態では、吸気口１４及び吹出し口１５にそれぞれ送風器１６、１７を設ける構成としたが、循環流制御装置を吸気口１４、吹出し口１５に設けず、天井裏空間２０内のみに設けてもよい。その場合には、天井裏空間２０を吸気口１４側の上流空間と吹出し口１５側の下流空間とに隔てる隔壁を設け、当該隔壁に設けた連通孔に循環流制御装置を設ける。これにより、循環流制御装置を作動させると上流空間に負圧が生じ、下流空間に正圧が生じることとなる。その結果、室内空間１０の空気が負圧によって吸気口１４を通って天井裏空間２０の上流空間に移動し、その後連通孔を通過して下流空間に移動し、さらに正圧によって下流空間から吹出し口１５を通って室内空間１０へと循環する。

【符号の説明】

【0036】

１：空気循環システム
１０：室内空間
１１：床
１２：壁
１３：天井（下階天井）
１４：吸気口
１５：吹出し口
１６、１７：送風器（循環流制御装置）
２０：天井裏空間
２１：床材（上階床材）
２１ａ：床材の下面
３０：光源

【図1】