(57)【要約】【課題】  次世代の標準換気システムとなるような省電力熱交換換気システムを提供する。【解決手段】  室内の空気を屋外に排出すると共に、屋外の空気を室内に導入する家屋換気システムに関する。家屋の１階の床Ｆの下、または小屋裏の空間Ｆｓに熱交換エレメントＥを配置する。熱交換エレメントＥには、給気用ファン１と排気用ファン２を接続し、室内の暖気Ａｗを排気用ファン２によりエレメントＥを通って強制排出すると共に、屋外の冷気Ａｃを給気用ファン１によりエレメントＥを通って強制的に室内に導入する。前記エレメントＥは、不織布からなるシートＳを多数枚積層して形成されている。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の空気を屋外に排出すると共に、屋外の空気を室内に導入する家屋換気システムであって、
家屋の床下又は小屋裏に配置された熱交換エレメントと、
前記熱交換エレメントに設けられ室内の空気を屋外に排出させる排気用流路と、
前記熱交換エレメントに設けられ屋外の空気を室内に導入する給気用流路と、
前記空気の導入・排出を強制する換気用ファンとを備え、
前記熱交換エレメントは、熱可塑性樹脂を主体とする非透湿性または透湿性シートが多数枚積み重ねて形成され、
前記各シートは所定の形状に成型されており、
各シート間には前記排気用流路または給気用流路となる狭い間隙が交互に設けられ、その流路の圧力損失が小さくなるように計画された、家屋換気システム。
【請求項２】
請求項１において、前記各シートの縦方向および横方向には凹凸部が規則正しいピッチで多数千鳥状に配置され、
前記千鳥状に凹凸部が配置された各シートの位相を１枚ごとに１ピッチずつずらした状態で上下に重ねて配置することにより、エレメントの入口から出口に向かう空気が蛇行を繰り返して流れるように前記各流路が形成されている家屋換気システム。
【請求項３】
請求項１において、前記各シートは、上面および下面を有し、前記各シートには、前記上面が凸となる第１凹凸部と前記下面が凸となる第２凹凸部とが、各々、縦方向および横方向に規則正しいピッチで多数千鳥状に配置され、
互いに隣接する上下のシートのうちの上のシートの第２凹凸部と下のシートの第１凹凸部とが互いに接して、この接している部分で空気の流れが妨げられ、かつ、互いに隣接する上下のシートのうち、上のシートの第１凹凸部と下のシートの第２凹凸部とが離間すると共に、前記凹凸部以外の部分において離間しており、このように各シートを上下に重ねて配置することにより、エレメントの入口から出口に向かう空気が蛇行を繰り返して流れるように前記各流路が形成されている家屋換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家屋換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、床下を利用した空調がなされている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１２６４９２号（要約書）
【０００４】
躯体を高度に断熱化し、次世代省エネルギー基準を大きくクリアした性能をもつ住宅のさらなる省エネ化には、換気の熱損失を低減できる熱交換換気設備の導入が望ましい。
現行の熱交換換気設備の導入でも暖房エネルギーは削減できる。しかし、消費電力が大きく、削減できる暖房用コストが、電気代の増分でキャンセルされてしまう。
このような背景から、本発明は次世代の標準換気システムとなるような省電力熱交換換気システムの開発を目的としている。
【０００５】
現状の熱交換換気システムは本体をサニタリーの天井裏に設置し、各室への給気はダクトで行い、排気は本体下面のグリルで吸い込み屋外へ排出する構成が主流になっている。懐の低い天井でも納まるように本体サイズが小型化され、それに伴い本体内部の直交流型のコンパクトな熱交換素子（エレメント）が多く、また各室へのダクトも小口径のものを採用しているため、圧力損失が大きくなっている。これらが原因で、圧力損失に強い消費電力の大きなシロッコファンが採用され、ランニングコストの高い換気システムになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は熱交換換気システムの低消費電力・低圧力損失化として、基礎断熱住宅の床下又は小屋裏スペースを利用した手法を提案する。
【０００７】
近年北海道・東北を中心に基礎断熱の住宅が増え、また、床下暖房も普及する傾向にある。
基礎断熱住宅の床下空間を利用することのメリットは、床下空間が一階天井に比べてスペースが広く、エレメントやダクト径を大きくでき、床下放熱器用の暖房用ガラリを各室への給気ガラリとしても利用し、床下空間全体を給気チャンバーとすることで給気ダクトを省略できることである。これによって換気経路の圧力損失を小さくでき、給排気のファンには強力なシロッコファンではなく消費電力の小さなプロペラ型のファンを採用でき、省電力なシステムを構築できると考える。
【０００８】
床下空間を利用した熱交換換気システムでは、広い床下スペースや小屋裏を有効に活用できる。そこで、大型のエレメントを床下や小屋裏に設け、低圧力損失化と高効率化を図る。エレメントの構造はプレートを積層するタイプで、各プレート間を暖気と冷気とが対向方向に流れることにより熱交換を行う仕組みである。熱交換部分の材質は透湿防風シートを使用し、湿気の回収も行うこともできる。また、熱交換部分は波形に立ち上げることで表面積を増やす。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、本システムは、室内の空気を屋外に排出すると共に、屋外の空気を室内に導入するもので、家屋の１階の床Ｆの下の空間Ｆｓに熱交換エレメントＥが、配置されている。
【００１０】
熱交換エレメントＥには、給気用ファン１と排気用ファン２が接続されており、室内の暖気Ａｗが排気用ファン２により熱交換エレメントＥを通って強制排出されると共に、屋外の冷気Ａｃが給気用ファン１により熱交換エレメントＥを通って強制的に室内に導入される。
【００１１】
図２（ｂ）に示すように、前記熱交換エレメントＥは、熱可塑性樹脂を主体とする不織布からなる透湿性シート（たとえばポリエチレンの不織布シート）Ｓが多数枚積み重ねて形成されている。図３に示すように、各透湿性シートＳ，Ｓ間には前記給気用流路１０または排気用流路２０となる狭い間隙が交互に設けられている。なお、ここでいう“多数枚”とは少なくとも数枚（５〜６枚）以上を意味し、好ましくは２０枚以上のシートを用いる。
【００１２】
図２（ａ），（ｂ）に示すように、前記各透湿性シートＳは所定の形状に成型されている。前記各透湿性シートＳの縦方向Ｙおよび横方向Ｘには凹凸部３が規則正しいピッチで多数千鳥状に配置されている。なお、凹凸部３は１枚のシート当たり少なくとも数百個〜数千個形成する。
【００１３】
図１（ｂ）のように、前記千鳥状に凹凸部３が配置された各透湿性シートＳの位相を１枚ごとに１ピッチＰずつずらした状態で上下を重ねて配置することにより、上下に互いに隣接する各透湿性シートＳ，Ｓ同士の凹凸部３，３同士が重なることなく、各凹凸部３，３が前記各透湿性シートＳの平滑部５に接するように重ねて配置されている。
【００１４】
図２（ａ）の各シートＳにおける空気の流れ方向に沿った側面４，４は、空気が逃げないように閉塞部材により閉塞されている。前記各シートＳは前記両側面４，４において閉塞部材を介して互いに接合されていると共に、前記凹凸部３の頂部と平滑部５とを互いに接合してもよい。各シートＳにおける空気の流入・流出する両端には、図３の第１および第２集合分岐手段１１，２１が設けられている。
【００１５】
図３の第１集合分岐手段１１は、屋内から図示しない第１チャンバを経て排出される暖気Ａｗを各排気用流路２０に分岐した状態で排気すると共に、各給気用流路１０から屋内に向かう冷気Ａｃを図示しない第２チャンバに集合させて屋内に給気する。
【００１６】
第２集合分岐手段２１は、屋外から図示しない第３チャンバを経て給気される冷気Ａｃを各給気用流路１０に分岐した状態で給気すると共に、各排気用流路２０から屋外に向かう暖気Ａｗを図示しない第４チャンバに集合させて屋外に排気する。
【００１７】
なお、前記第１および第２集合分岐手段１１，２１は、略三角形状の板を前記シートＳと同じピッチで積み重ね、三角形の２辺について開口Ｏを交互に閉塞することにより形成することができる。
【００１８】
前記構成において、図１（ａ）に示すように、暖気Ａｗは排気用流路２０内に流れるが、このとき、排気用流路２０内において膨出する実線の凹凸部３によって蛇行を繰り返ししながら流れると共に破線の凹凸部３に沿って上方にも波を打ちながら流れる。一方、冷気Ａｃは給気用流路１０内を流れるが、このとき、同様に、蛇行と波打ちを繰り返しながら流れる。こうして、暖気Ａｗと冷気Ａｃは１枚のシートＳを介して熱交換される。すなわち、室内に給気される冷気ＡｃはシートＳを介して暖気Ａｗにより温められる。
かかる構成によれば、従来に比べ、熱交換の効率が著しく向上する。
【００１９】
また、冷気Ａｃに湿気が多い場合には、シートＳが透湿性を有するので、冷気Ａｃの水分がシートＳを介して暖気Ａｗに吸湿される。一方、冷気Ａｃが過乾燥の場合には、暖気Ａｗの水分がシートＳを介して冷気Ａｃに吸湿される。したがって、適度な湿度を保つのにも役立つ。
【００２０】
かかるエレメントを用いると、圧力損失が著しく小さくなって、ファンの消費電力が著しく小さくなるから、省電力化を図り得る。
【００２１】
なお、前述の実施例では、シートとして、不織布からなる透湿性シートを例示して説明したが、シートは非透湿性であってもよく、また、必ずしも不織布である必要もない。また、シートにより形成される通路の断面形状をハニカムや矩形状とすることも可能である。
【００２２】
ところで、図４（ａ）に示すように、暖気Ａｗの排気にのみダクトを用いるようにしてもよい。かかる場合には、床下を密閉してチャンバを形成する。暖気Ａｗの排気はダクトを通り熱交換エレメントＥを介して屋外に導かれる。一方、熱交換エレメントＥに導入された冷気Ａｃは、熱交換エレメントＥから床下のチャンバを通り室内に導入される。
図示していないが、逆に、吸気にのみダクトを用いてもよい。この場合、暖気Ａｗは床下のチャンバを通り、熱交換エレメントＥに導入されて排気される。一方、熱交換エレメントＥに導入された冷気Ａｃは、ダクトを通り室内に導入される。
【００２３】
さらに、図４（ｂ）に示すように、本換気システムを小屋裏に設けてもよい。かかる場合には、屋根断熱にするのが好ましい。
また、完全に天井を張り、小屋裏（天井裏）を密閉してチャンバを形成してもよい。かかる場合には、排気ないし吸気の何れか一方のみにダクトを用い、他方には小屋裏のチャンバを用いるようにしてもよい。
【００２４】
つぎに、図５を用いてエレメントの他の例について説明する。
図５（ａ）はエレメントを構成するシートの平面図、図５（ｂ）はVb-Vb 線におけるシートの部分断面図である。なお、図５（ｂ）では、多数枚が積層されたシートの任意の２枚の一部を拡大して描いてある。
【００２５】
図５（ｂ）に示すように、各シートＳは、上面Ｓｕおよび下面Ｓｄを有しており、各シートＳには、上面Ｓｕが凸となる第１凹凸部３１と、下面Ｓｄが凸となる第２凹凸部３２とが形成されている。
図５（ａ）に示すように、前記第１凹凸部３１および第２凹凸部３２は、各々、縦方向Ｘおよび横方向Ｙに規則正しいピッチＰで多数千鳥状に配置されている。すなわち、任意の１枚のシートＳにおいて、第１凹凸部３１の左右前後には第２凹凸部３２が配置され、逆に、第２凹凸部３２の左右前後には第１凹凸部３１が配置される。
【００２６】
図５（ｂ）に示すように、互いに隣接する上下のシートＳ，Ｓのうち、上のシートＳの第２凹凸部３２と下のシートＳの第１凹凸部３１とは、互いに接している。そのため、この接している部分では空気の流れが妨げられる。
一方、互いに隣接するシートＳ，Ｓのうち、上のシートＳの第１凹凸部３１と下のシートＳの第２凹凸部３２とは離間しており、流路の一部を形成している。また、前記凹凸部３１，３２以外の平滑ないし平坦な部分３３において両シートＳは離間しており、この部分で流路の一部を形成している。そのため、これらの離間している部分を空気が流れる。
【００２７】
ここで、図５（ａ）に示すように、第１凹凸部３１および第２凹凸部３２は千鳥状に配置されているので、各シートＳを上下に重ねて配置すると、エレメントＥの入口から出口に向かう空気Ａｗ（Ａｃ）が蛇行を繰り返しながら流れる。したがって、熱交換を効率良く行うことができる。
【００２８】
また、図５（ｂ）に示すように、上のシートＳの第２凹凸部３２と下のシートＳの第１凹凸部３１とが接触していることで、上下のシート間の間隔が保たれる。そのため、上下のシートＳ，Ｓ間の距離ｈは、凹凸部３１，３２の高さをそれぞれ１／２ｈに設定することが可能である。したがって、製造上、凹凸部の高さを余り大きくすることができなくても、シートＳ，Ｓ間の距離ｈを大きく設定することができるから、圧力損失を小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、主として寒冷地における換気に用いることができる。また、高温や多湿の地域における換気にも用いることができる。さらに、一般の住宅における換気の他に、公共施設のような建物や倉庫などの建物の換気としても採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】（ａ）は本発明のエレメントの配置を示す断面図、（ｂ）はエレメントの一部を示す平面図である。
【図２】（ａ）はシートおよびエレメントを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図３】第１および第２集合分岐手段を示す斜視図である。
【図４】エレメントの他の配置例を示す断面図である。
【図５】シートの他の例を示す拡大された部分平面図および部分断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１，２：ファン
３：凹凸部
１０：給気用流路
２０：排気用流路
３１：第１凹凸部
３２：第２凹凸部
３３：凹凸部以外の部分
Ａｃ：冷気
Ａｗ：暖気
Ｅ：熱交換エレメント
Ｓ：シート
Ｕｓ：上面
Ｕｄ：下面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年8月2日(2004.8.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は熱交換換気システムの低消費電力・低圧力損失化として、基礎断熱住宅の床下又は屋根断熱住宅の小屋裏スペースを利用した手法を提案する。