(57)【要約】      （修正有）【課題】この発明は、対流促進風流扇によって夏場の熱帯夜の寝苦しさを、いかに電気代を使わずに乗り切るかを、最大の課題としている。冬場は、さらに暖房費の節約のため、この対流をいかに活用するのが課題である。【解決手段】この発明は解決手段として、「対流促進風流扇」を提供する。これは、各部屋のエアコン用の換気口にはめ込む、縦型のダクト型換気筒であり、ダクトの上部に小型のファンと電源、煙感知を主体とした火災報知器と室内上下の温度差表示器を組み、小型ＤＣファンは風きり音が出ない程度に電圧を下げて室内に「風流」を作る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静音対流促進風流扇の冷風機能
今日の断熱性の高い住宅において、細分化された部屋ごとの冷房方式は主として各部屋に設置されたエアコンです。この方式は、地球温暖化への懸念と、電気料高騰の影響により疑問符が付き、就寝中の冷房による健康阻害もあって、何らかの対策が必要になっています。従って、この対策として、図１に示す、静音型ファンを活用した、静音対流促進冷風流扇の冷風機能を提供します。この風流扇は、静音ファンにより微小な気流を作り出し、上層部の暖気を室外に放出し、下層部に冷気を引き込み、自然対流を促進する。対流促進による温度差が出来ると、就寝中の下層領域が低温層となり、リビングルームのクーラー１台だけの運転で、分散稼動している寝室のエアコンを止めることが出来ます。図２には冷気引き込みメカニズムの説明図を示します。風流扇の冷風機能は、日本の文化「風流」に学び、かつ直接冷気にあたることなく、快適な睡眠環境を醸成します。風流扇の上部には上下温度計を組み込むので、温度差が視覚で認識され、実際以上の冷風感覚を楽しむことが出来ます。
【請求項２】
静音対流促進風流扇の暖気循環機能
冬場には、静音対流促進風流扇の暖気循環機能を提供します。図３に暖気還流のメカニズムを示します。風流扇の上部排気口を閉め、下部への通風口と通気パイプの通気口を開ける。通気口は、フィルタで防温防虫し、外気温の流入を最小限にくい止めつつ、酸素の流入を確保する。風流扇により、上部流入口から入った暖気はダクトを通って下部通風口に達し、流入する外気とともに下部通風口から送出される。この暖気循環によって、暖房機の発生する熱は室内の上部から下部に循環されるので、暖房効率が向上する。
【請求項３】
静音対流促進風流扇煙早期検知機能
この風流扇の上部開口部には、煙感知を主とする火災報知器を組み込み、気流による煙早期検知機能を提供します。図４に通気管及び煙検知器感度上昇のメカニズムを示します。火災報知器の設置基準によれば、通常換気扇の位置からは１．５ｍ以上離すこととなっている。煙感知器は、煙が充満して一定濃度に達しないとのセンサーが働かないので、換気扇による空気の強い流れはこの妨げとなる。しかし、一般住宅の寝室の場合は就寝中の人体を保護する必要があり、下層に垂れ込める煙を上部に引き上げる気流を生成し、上層の一部にいち早く煙の濃度を凝縮させることができれば、煙検知センサーの感動が上がる。したがってこの風流扇の流入口近くに煙センサーを配置することは、強い気流の換気扇とは違い、煙濃度をあげてセンサー感度を上げる効果がある。
【請求項４】
気流効果によるフラッシュオーバー防止機能
静音対流促進風流扇に、フラッシュオーバー防止機能を提供します。通気管によって、少しずつ外気も流入させる機能をもたせることにより、下層で就寝中の人体に対して酸素の供給が可能となる。火災の初期、煙が充満しかつ燃焼で酸素が消費され、酸素不足によって、意識が混濁して逃げ遅れるケースが多発している。断熱性の高い集合住宅では特に、火災発生時の酸素不足が、人体の動きを緩慢にし、窓等が一部破壊されて酸素が一気に供給されると、爆発的燃焼を引き起こす、いわゆるフラッシュオーバー現象が発生する。この風流扇は、酸欠状態の危険性を回避するので、フラッシュオーバーを防止する効果がある。
【請求項５】
冷気誘導のメカニズム。
図２に示す、冷気誘導のメカニズムを提供します。４５ｍ３（立方メートル）約１０畳間のリビングルームに相当する部屋でクーラーを運転した場合、３０００Ｃａｌの能力を持つコンプレッサで均等に冷やすと、１時間当たり３度の室温低下が見込まれる。しかし、立って活動したり、座って勉強したりする場合の頭部に涼しさを感じさせるためには、下層の低温域をかき混ぜ、上層に持ち上げる必要がある。ドアを開放すると、ドア越しに上層の高温部が還流してくるので、さらに冷却することになり、かなりのエネルギーが必要になる。これに対し、リビング室内の下部に向け冷気を流す一方通行とし、屋内の各部屋（２０ｍ３×３部屋で６０ｍ３の場合）では上層部の暖気を排出することができれば、上層にある高温部を還流させて更に冷やすエネルギーが節約される。従って、活動している時間帯はともかく、就寝時は涼しさを感じたい人体と頭部は下層に横たわっているので、かき混ぜる必要はない。風流扇によって、各部屋に向かって気流が発生するので、冷気はこの気流に乗って移動する。各部屋では下層に冷気が流入して自然対流がさらに促進されていく。図１の▲３▼に冷気ファンを運転し実験データを示します。実験結果としては、約３℃の温度差が観測されました。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】この発明は、住宅の空調設備機器の分野であるが、自分では熱源や冷媒を持たず、わずかな風流を生成することにより、夏は室温の上下差を意図的に生成させて就寝中の冷房効果を促進させ、冬は暖房による室温の温度差をなくすことにある。技術分野としては、冷暖房の効率向上による冷暖房費の節減の技術分野、及び火災報知機のセンサー検知効果を高める効果による、火災防止と安全施設に拘わる分野である。
【背景技術】
【０００２】従来技術では、冷暖房は細分化された部屋ごとのエアコンが基本になってきた。エアコンの風向や風量調節で人体に直接風を感じさせない工夫が各種実現している。コンプレッサの省電力化やファンの静音化も進んでいる。しかし、エアコン自体を止めてしまう発想は見かけない。究極の省電力は止めるしかない。しかし、閉め切った空間で、エアコンを止めて我慢するのではなく、より自然に近い「風流」と、自然現象である自然対流を促進し活用して、涼しさを演出します。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】エネルギー価格の高騰が経済活動や日常生活に重い課題を与えている。この発明は、ささやかではあるが、夏場の熱帯夜の寝苦しさを、いかに電気代を使わずに乗り切るかを、最大の課題としている。昼間の熱波には太刀打ちできないものの、せめて夜間電力は節約してしまおうというものである。そのためには、如何にして室内に自然対流による温度差を作り出すか、が課題である。
【０００４】人体の冷気を感じる感覚はかなり曖昧であり、冷房機の能力表示も、どの程度冷えるかではなく、消費電力で表示されているのが現状である。従って、部屋の温度変化を対流として捉え、上層、下層の空気流動を２重の空気層モデルとして認識するため、上下温度計で記録表示する２連温度計の開発が課題となる。この表示機能が冷気感覚にどの様に影響するかも課題である。
【０００５】個別の部屋に設置されたエアコンでは、就寝中の冷え過ぎによる健康被害が拡大しています。快適な睡眠のために、エアコン以外の何らかの涼しさを確保することが課題である。
【０００６】冬場は、さらに暖房費の節約のため、この対流を活用するのが課題である。せっかく暖めた空気は上層に滞留してしまう。この上層暖気をいかにして下層に戻すか、この戻す気流をいかにさりげなく、作り出すかが課題である。
【０００７】住宅用火災報知機の設置が義務付けられ、汎用の報知器がで出回ってきた。しかし、設置の方法、合理的施工方法については、明確ではない。従って、この対流促進の「風流扇」を利用して煙検知の感度を上げることができるかどうかが課題である。
【０００８】昨今の火災では、特にマンションの火災では、一定時間くすぶっていて、突然爆発的燃焼を引き起こす、いわゆるフラッシュオーバーの現象が問題になっています。くすぶり燃焼による酸素不足で就寝中の人の焼死者が増加している現実もあります。高度に断熱化された住宅ほど、この発生率は高く、暖房効果に比例する皮肉な結果となっています。従って、高断熱化住宅にあって、室内暖気の循環促進にあわせ、暖房効率を下げず、いかにして外気の取り入れるかが課題です。
【課題を解決するための手段】
【０００９】そこで、本発明では、細分化された各部屋の外壁側に設置された換気口、あるいは未使用のエアコンの配管チューブに被せるように縦型のダクトを取り付け、上部に１０ｃｍ以下の小型ＤＣファンを設置する。図１は対流促進風流扇の構造を示し、静音型ファンをはめ込んだダクトの形状の側面図および正面図である。ダクトの内部には、外と下に向けて手動のシャッターを取り付け、外部のレバーで開閉できるようにします。シャッターは連動して動き、夏と冬で切り替えます。ファンの風向は常に室外か下に流れるように設定し、電源は数時間のタイマーを組み込んだ直流電源にて供給し、電圧も半分程度に低下させ、風きりの騒音を極力抑えます。
【００１０】最近のパソコン用のブラシレスファンはかなり優秀であり、就寝を妨げる心配はない。ブラシレスファンでわずかな風流を作り、扇風機等でいたずらに空気をかき混ぜるのではなく、各部屋の上層の暖気を少しずつ室外に送り出すことで、就寝している部屋の下層の比較的重い冷気を静かに流入させる。対流促進により、２重の空気層を作り出し、リビングルームに設置された１台の冷房機の冷気を各部屋に流入させることができる。図２にメカニズム図を提示する。▲１▼に冷気ファンのない場合を示し、距離に比例して温廣が上昇する現状の説明図です。▲２▼は冷気ファンを運転し、上部の暖気を排気すると低温の下層部を形成する説明図です。
【００１１】リビングルームが２０ｍ２、他の部屋と廊下を合計を５０ｍ２の例では、リビングルームではクーラーの送風方向を下向きにしておくと、下層部に約２３度の低温層、上部に２８度の高温層に分離していく。これが約２ｍ２のドアから他の部屋に流れ出る。実際には、１ｍの高さを境にして下部では低温層が流れ出て、上部は逆に高温層がリビングに逆流してくる。各部屋のドアは全開か半開固定するか、ドアに通風のガラリを設けるものとする。図２の▲３▼に実験データを提示します。冷気ファンを運転すると、約１時間後には約３度の温度差で安定しました。
【００１２】この上下層の空気ブロックの流動と温度変化を、２重空気層モデルとして捉えるため、２個の温度計をダクト上部にはめ込む。温度センサーはダクト上下に埋め込む。対流ダクト上部には直流電源ユニットを内蔵させ、必要なタイマー機能を持たせる。電源ユニットには電圧調整にてファンの回転数を調節できるものとする。上下温度計表示による温度差の数値が視覚から涼しさを感じさせます。
【００１３】ダクトから排気パイプに到る開口部には、防虫のネット及び、側面のレバーによって開閉されるシャッターを設け、夏場は開口する。ダクトの下部に到る部分にもシャッターを設けており、夏場は連動して閉鎖する。冬は逆の操作になります。これにより、夏は暖気を室外へ排気し、冬は暖気が室内の下部に流れる構造となる。
【００１４】排気パイプには小径の通気パイプを埋め込んであり、冬場排気パイプが閉鎖されても一定量の外気が流通する構造とする。この通気パイプにも防虫のフィルタを備えるものとする。
この通気パイプは低温の外気を引き込むが、室内の暖気が下部に還流する流れに合流して寒気を緩和し、機密性の高い室内に一定程度の酸素を供給する役割を担う。
【００１５】この風流ダクトの上部には、煙検知を主力とした火災法機器をはめ込みます。通常煙感知器は部屋の最も高い位置が標準とされ、煙が充満したとき、最も濃度が濃くなり検知センサーが反応しやすい位置と見なされています。しかし、実際の火災発生時には、煙の動きは予想し難く、この対流風流扇によって微弱な空気の流れがあれば、煙の動きはほぼ気流に乗ることは確かであって、気流の集中する位置にセンサーがあることは、一秒でも早く検知したいセンサーの感度が高まり、早期の火災発見につながる。また、下層に微量の外気が流入しているので、酸素を補給して燃焼を促進する恐れはありものの、就寝中の人体にとっては、酸素不足による意識の低下が防げるので、逃げ遅れの惨事を回避することができる。
発明の実施の形態
【００１６】本対流促進風流扇は壁面に縦に設置されたダクトの形状をしており、上部のファンの位置が排気パイプの位置になる。室内の太めのダクト違和感があるのであれば、樹木をあしらったカモフラージュを施し、中間には花瓶受けを配置すれば、室内装飾に役立つ。取り付け位置は基本的には未使用の排気パイプの位置、であり、既にエアコンが設置されていれば、あえて取り外すか、別に排気パイプを設置する貫通工事が必要になります。
【００１７】すべての寝室に設置すべきかは、その建物の構造によります。一番離れた部屋にとりあえず設置してみて、序序に増やす方式が順当です。
【００１８】この発明は、最低１台は除き、究極には今使用中のエアコンを止めてしまうことになりますので、家電メーカー殿が本腰いれて普及に取り組むことは予想しにくい。効果が実証されれば、昼はエアコン、夜は風流扇と認知されて、エアコンメーカーもサブシステムとして取り組むことが出来ます。マンションメーカーにとっては、省エネ住宅の目玉として、新築の場合は壁面に内蔵する構造で建築することが可能です。設備工事の業界が一式セットを、工事込みで売り出すのが順当です。さらに一般化すれば、一式セットがホームセンターで売られれば、自分で取り付けすることもできます。
発明の効果
【００１９】夏場には、温暖化で更に厳しくなった熱帯夜に、エアコンを止めて安眠することが出来ます。従って、冷え過ぎの健康被害解消に多大の効果をもたらすことは十分に期待できます。昼間冷房ピーク時の停電や、冷房自粛の事態になれば、病院の入院病棟などの寝ている人の多い場所では、冷房のサブシステムとして効果が期待されます。電気代が上がると、風通しの良い上部の階の住民は窓を開けるケースが増え、下の階のエアコンの騒音が響くことになり、トラブルの増加は避けられません。この風流扇であれば殆んど音が出ず、トラブルが減少します。
【００２０】エアコンに消費される電気代の節約は当然の効果になります。エアコン１台当たり、３ｋＶＡとすると２台５時間の電気消費量は３０ＫＶＡとなり、風流線が３台１晩回ったとしても０．２ＫＶＡですから、実に１５万分の１となり、大きな経費節減の効果が期待されます。
【００２１】この発明では、個々の部屋のドアを開放する形となりますので、プライバシー重視の考え方からすれば拒絶反応もありそうです。しかし、最近とみに精神的に病んでいる人の事件が多く、若い世代の人格形成上において自分の部屋の閉鎖性が精神形成上の弊害とも指摘されています。熱帯夜の一時期ぐらいは開放的になれば、家族のコミニュケーションを高める機会になりますので、家庭融和の効果も期待できます。
【００２２】大規模なシステムへの応用としては、入院病棟の空調に応用できます。冷風を送り込む現在の方式は、冷気が偏在して不快であり、廊下側の患者は冷え過ぎ、窓側の患者は暑いといった苦情が絶えません。風流扇を大規模に応用して、各部屋で上層暖気を排出する方式にすれば、ベッド周辺の下層に快適な冷気が流入します。横になっている人が多いだけに、上層を冷やす必要はなく、大型空調機の運転台数を減らし、運転音の騒音も減り、電気代も減ることになります。入院病棟では、２４時間稼動できますので、効果はいっそう大きいといえます。
【００２３】冬場には、熱風を出す暖房機が主流ですので、対流により暖気がどうしても上層に移動してしまいます。勉強中などには特に足温頭低が理想なのですが、下層空気を暖めるのは自然対流に反していて困難です。従ってこの発明による上下還流の機能によれば、下層の温度が上がり、暖房を止めてもよい時間が増えて暖房費の節減が期待されます。また、外気が少しだけ還流されますので、閉め切った空間での酸素不足を解消し、眠気の防止効果が期待されます。
【００２４】冬場は火災シーズンでもあり、暖房機の誤動作やタバコなど、小さな火種が布団などに潜り込み、長時間くすぶったあげくに酸欠になり、異変に気がつくのが遅れ、結果的に焼死するケースが増えています。家庭用火災報知機の義務付けが話題になっているのもこの酸欠被害が多発しているからです。しかし、その設置方法はかなり曖昧であり、設置済みの心理的効果で終わる心配があります。従って、この発明では気流を集中させる機能がありますから、この集中点であるファンの近くに煙検知器を置くことは、いち早く煙の濃度を一点に集中することになり、予防の効果が期待できます。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】対流促進風流扇の構造
【図２】冷気引き込みのメカニズム
【図３】暖気還流のメカニズム
【図４】通気管及び煙検知器感度上昇のメカニズム
【符号の説明】
【００２６】▲１▼冷気は距離に比例して温度が上がる
▲２▼冷気ファンを運転した場合の概念図
▲３▼冷気ファンを運転し実験データ
▲４▼上層の暖気をダクトを通して還流するしくみ
▲５▼排気パイプに通した通気管の外気流入説明図
▲６▼煙検知火災報知機の感度ＵＰ概念図
▲７▼風流扇の側面図
▲８▼風流扇の正面図
▲９▼静穏型ＤＣファン
▲１０▼煙感知器
▲１１▼ＤＣ電源
▲１３▼上下温度計
▲１３▼通気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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