(57)【要約】【課題】  工場等の建物の壁に中空層がなくても、夜間の冷気で、建物内の空気、屋根、壁、床等を冷却させることができ、また、建物内に設置してある機器類も積極的に冷却することができ、さらに、冷却降下を効率的に発揮して湿気や結露の問題をなくすことができる夜間換気システムを提供すること。【解決手段】  建物１の第１の側壁３ａに設けた給気用ファン５と、第１の側壁３ａに対向する第２の側壁３ｂに設けた排気用ファン６と、夜間に前記各ファン５、６の給排気運転を開始しほぼ明け方に前記各ファン５、６の給排気運転を停止させるファン運転制御装置８とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始しほぼ明け方に前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置とを備えたことを特徴とする夜間換気システム。
【請求項２】
建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったときに前記ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置とを備えたことを特徴とする夜間換気システム。
【請求項３】
建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気相対湿度を検出する給気側湿度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記給気側湿度センサーによって検出された外気相対湿度が設定値以上になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置とを備えたことを特徴とする夜間換気システム。
【請求項４】
建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、該排気用ファンの吸込み口近傍または前記建物内に設けた排気側温度センサーと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記排気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置とを備えたことを特徴とする夜間換気システム。
【請求項５】
建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気相対湿度を検出する給気側湿度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、該排気用ファンの吸い込み口近傍または前記建物内に設けた排気側温度センサーと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、若しくは前記排気側温度センサーによって検出された検出温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記給気側湿度センサーによって検出された外気相対湿度が設定値以上になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置とを備えたことを特徴とする夜間換気システム。
【請求項６】
前記給気用ファンの吹出し口に、下降気流を形成する吹出しケーシングを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の夜間換気システム。
【請求項７】
前記給気用ファンの吹出し口に、吹出し流を両側方向に広げるルーバーを有し、吹出し流を上下方向に移動させる吹出し部を備えた可変吹出しケーシングを設けたことを特徴とする請求項１、２、３、４、５のいずれかに記載の夜間換気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場等の建物の屋内空間を夜間冷気で換気して冷却し、始業時及び日中の冷房負荷を減少させ、冷房機器の電力量を軽減させることができる省エネ構成の夜間換気システムに関するものである。
【０００２】
工場等においては特に夏季を中心にして、日中に屋根や壁面からの日射量が多く、また機器等からの発熱で工場内の温度が上昇するため、冷房機器によって工場内を冷房して作業温熱環境を調整している。しかしながら、冷房機器の運転コストはかなり大きく、できるだけ冷房機器の運転稼働率を下げ、冷房機器の運転コストを軽減する必要がある。
例えば、乾式施工されたビル外装建材において、建物壁と外装タイル面との間に乾式施工金具によって形成された中空層を設けて、この中空層内の空気を換気ファンによって強制換気するようにし、該換気ファンは、屋内、中空層及び外気の温度差を判断して作動するようにした外壁建材の中空層の換気システムが開示されている。
【０００３】
このシステムでは、夜間の冷気を中空層に換気ファンで通過させて、屋内の温度を外気の温度近くまで降下させることにより、ビル利用開始時以降の冷房負荷を軽減させて冷房運転の稼働率を下げ、冷房運転のコストを軽減させようとするものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平５ー７９１０２号公報（第１頁ー第２頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、工場等の壁は中空層になっていない場合も多く、断熱材が詰まっている場合もあり、中空層の幅が小さい場合もある。また上記の特許文献１に示すシステムでは、換気ファンの換気風量を大きくするには大きなファンが必要となり、この場合、換気ファンのイニシャルコスト及びランニングコストが大きくなってしまう。さらに、工場内部では発熱や非発熱体の機器類が多く、中空層のみの換気ではこれらの機器類に冷気が直接当たらず、機器類の温度を短時間に降下させるのが困難である。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、工場等の建物の壁に中空層がなくても、夜間の冷気で、建物内の空気、屋根、壁、床等を冷却させることができ、また、建物内に設置してある機器類も積極的に冷却することができ、さらに、冷却降下を効率的に発揮して湿気や結露の問題をなくすことができる夜間換気システム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】
【０００７】
本発明に係る夜間換気システムは、建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始しほぼ明け方に前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置を備えたものである。
【０００８】
また、建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置を備えたものである。
【０００９】
さらに、建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気相対湿度を検出する給気側湿度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記給気側湿度センサーによって検出された外気相対湿度が設定値以上になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置を備えたものである。
【００１０】
また、建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、該排気用ファンの吸込み口近傍または前記建物内に設けた排気側温度センサーと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記排気側温度センサーによって検出された検出温度が下降状態から上昇状態になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置を備えたものである。
【００１１】
さらに、建物の第１の側壁に設けた給気用ファンと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気温度を検出する給気側温度センサーと、前記給気用ファンの吸込み口近傍に設けて外気相対湿度を検出する給気側湿度センサーと、前記第１の側壁に対向する第２の側壁に設けた排気用ファンと、該排気用ファンの吸込み口近傍または前記建物内に設けた排気側温度センサーと、夜間に前記各ファンの給排気運転を開始し前記給気側温度センサーによって検出された外気温度が下降状態から上昇状態になったとき、前記排気側温度センサーによって検出された検出温度が下降状態から上昇状態になったとき、または前記給気側湿度センサーによって検出された外気相対湿度が設定値以上になったときに前記各ファンの給排気運転を停止させるファン運転制御装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る夜間換気システムによれば、工場等の建物の壁に中空層がなくても、夜間の冷気で、建物の屋内空間を冷却することができ、また屋内の機器類を積極的に冷却することができる。
また、タイマーを備えたファン運転制御装置を用いて給気用ファン及び排気用ファンを制御するようにしたので、効率の良い運転を行うことができる。
さらに、給気側湿度センサーによって外気の状態を検知できるようにし、建物内部に湿気を嫌う製造物がある場合は各ファンを運転させないようにすることもできるので、あらゆる業種の建物に設置することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る夜間換気システムを説明するための正面図、図２は図１の側面図である。図に示すように、工場等の建物１は、屋根２、側壁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、床４を備え、例えば側壁３ａの上部には外気を吸引してこれを水平方向に吹き出す給気用ファン５（５ａ、５ｂ）が設置され、側壁３ａに相対して位置する側壁３ｂの上部には排気用ファン６が設置されている。建物１の屋内には複数の機器類７があり、また屋内の側壁３ａの下部には給気用ファン５及び排気用ファン６の運転を制御するタイマーを備えたファン運転制御装置８が取り付けられ、さらに建物１内には、冷房機器９が設置されている。
そして、建物１の屋内には、給気用ファン５及び排気用ファン６が駆動したときに、空気流ａが形成される。
【００１４】
上記のように構成した本実施の形態の作用を説明する。タイマーを備えたファン運転制御装置８を、夜間、例えば午前１時頃に設定しておくと、この時間になったとき、ファン運転制御装置８によって給気用ファン５及び排気用ファン６が運転を開始して、夜間に温度降下した建物１外部の冷気を建物１内に取り入れる。建物１内に取り入れられた冷気はほぼ水平方向イに吹き出して拡散し、建物１内の室内空気、屋根２、側壁３、床４及び機器類７を冷却し、外気温度に近づいたのち、排気用ファン６より再び建物１の外部に排出される。明け方、例えば午前５時から６時頃にタイマーを設定しておくと、この時間に、ファン運転制御装置８によって給気用ファン５及び排気用ファン６の運転が停止される。
【００１５】
こうして、建物１外の夜間冷気を導入して建物１内を冷却するため、始業時から建物１内空気の必要冷房許容温度、例えば２８℃から３０℃程度までは冷房機器の運転をしなくてもよく、冷房運転稼動率を下げて、冷房機器の運転コストを下げることができ、省エネを達成することができる。
なお、ファンは、給気用ファン５のみ、または排気用ファン６のみであっても本システムとして成立するが、建物１が特に工場などの場合は至る所に開口部や隙間があるので、夜間冷気の流れを建物１内にできるだけ均等に流すために、吸気用ファン５と排気用ファン６を組合せるのが望ましい。
【００１６】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の形態２に係る夜間換気システムを説明するための正面図、図４は図３の側面図である。なお、実施の形態１と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。本実施の形態においては、給気用ファン５の近傍の側壁３ａの外壁側に給気側温度センサー１０と給気側湿度センサー１１が取り付けられ、排気用ファン６近傍の側壁３ｂの内壁側には排気側温度センサー１２が取り付けられており、さらに屋内の側壁３ａの下部にはタイマーを備えたファン運転制御装置８ａが取り付けられている。
【００１７】
実施の形態１では、給気用ファン５及び排気用ファン６は運転タイマーによって定期的に運転されるが、本実施の形態では、建物１内で製造されるものに湿気や結露を嫌うものがある場合に、給気用ファン５側の給気側温度センサー１０及び給気側湿度センサー１１によって外気の温度や相対湿度を検知して、ファン運転制御装置８ａによってファン運転の可否を決定したり、さらに排気用ファン６側の排気側温度センサー１２によって排気温度を検出して、ファン運転制御装置８ａによってファンを効率よく運転させるものである。
【００１８】
上記のように構成した本実施の形態の作用を説明する。ファン運転制御装置８ａに設けられたタイマーを、例えば午前１時頃に設定しておくと、この時間になったとき、給気用ファン５及び排気用ファン６が運転を開始するが、外気が高湿の場合や、建物１内に冷却物体があり結露して問題となる場合には、ファン運転を止める。また、建物１内温度すなわち排気用ファン６側の排気側温度センサー１２によって温度を検出し、排気温度または建物１内の空気温度が上昇し始めたら各ファン５、６の運転を停止させる。
【００１９】
図５はシステム全体の運転制御ブロック図である。図に示すように、給気側温度センサー１０、給気側湿度センサー１１、排気側温度センサー１２によって認識された温度や相対湿度の情報は、タイマーを備えたファン運転制御装置８ａに送られ、さらにこの制御装置８ａからの指令によって、給気用ファン５及び排気用ファン６が作動する。
【００２０】
図６は給気用、排気用ファン５、６の運転制御のフローチャートであり、このフローチャートによって、各ファン５、６の運転制御について説明する。
まず、給気用ファン５、排気用ファン６の運転時間を例えば午前１時頃に設定する。このようにして設定された時間になると、給気用、排気用ファン５、６の運転が開始される（ステップＳー１）。
【００２１】
次に、給気側温度センサー１０及び給気側湿度センサー１１によって外気の給気側温度及び給気側相対湿度が検出され、このとき露点温度が計算されて、ファン運転制御装置８ａに記憶される。さらに、排気側温度センサー１２によって、排気側温度（又は建物１内の温度）が検出される（ステップＳー２）。
さらに、給気側相対湿度が設定値以上（例えば９５％以上）かどうかが判断される（ステップＳー３）。
給気側相対湿度が設定値以上であれば、ファン運転を停止する（ステップＳー４）。給気側相対湿度が設定値以下であれば、建物１内の冷却物体の有無について判定する（ステップＳー５）。
【００２２】
建物１内に冷却物体がない場合は、ファン運転を続行する（ステップＳー６）。一般的には夜間は外気温度が降下し続けるが、明け方になると日射によって外気温度が上昇し始める。建物１内の温度も外気の温度とほぼ同様な傾向を示すので、排気温度が上昇を始めたかを調べる（ステップＳー７）。排気温度が下降し続ける場合は、ファン運転を続行する（ステップＳー６に戻る）が、排気温度が上昇し始めるとファン運転を停止させる（ステップＳー８）。
【００２３】
建物１内の冷却物体の有無について判定して（ステップＳー５）、冷却物体がある場合は、冷却物体は結露してもよいかどうかを判定する（ステップＳー９）。
冷却物体の結露が好ましくない場合は、冷却物体の温度とステップＳー２で計算された露点温度を比較する（ステップＳー１０）。
【００２４】
冷却物体の温度が露点温度よりも低い場合は、ファンの運転を停止する（ステップＳー１１）。
冷却物体温度が露点温度よりも高い場合は結露しないので、運転を続行し（ステップＳー１２）、排気温度が上昇を始めたかを調べる（ステップＳー１３）。排気温度が下降し続ける場合は、ファン運転を続行する（ステップＳー１２に戻る）が、排気温度が上昇し始めるとファン運転を停止させる（ステップＳー１４）。
【００２５】
建物１内の冷却物体は結露してもよいかどうかを判定して（ステップＳー９）、冷却物体が結露しても良い場合は、ファン運転を続行し（ステップＳー１５）、排気温度が上昇を始めたかを調べる（ステップＳー１６）。排気温度が下降し続ける場合は、ファン運転を続行する（ステップＳー１５に戻る）が、排気温度が上昇し始めるとファン運転を停止する（ステップＳー１７）。
【００２６】
図６のフローチャートでは、温度センサー２個と相対湿度センサー１個を使用して、種々の条件において、最適運転を目指しているが、建物１内は湿度や結露に対して特に問題がなければ、給気側の相対湿度を検知する給気側湿度センサー１１は省いても良い。さらに、外気温度（給気温度）の変化と建物内温度（排気温度）の変化はほぼ相関するので、給気側温度センサー１０のみで温度が上昇し始めることを検知してファン運転を停止する制御をしてもよく、この場合は排気用ファン６側の排気側温度センサー１２を省くことができ、安価なシステム構成になる。
【００２７】
図７は給気温度（外気温度）と排気温度（建物内温度）の相関を示す線図で、横軸に時刻、縦軸に温度を表したものである。図に示すように、深夜午前１時頃よりファンを運転すると、時間の経過とともに給気温度（外気温度）及び排気温度（建物内温度）は下降していくが、例えば日の出直前の午前５時頃からは給気温度（外気温度）及び排気温度（建物内温度）は上昇していく。このことから給気温度（外気温度）と排気温度（建物内温度）は相関があり、この線図より、給気温度及び排気温度が上昇し始める午前５時頃にファン運転を停止させれば良いことが分かる。
本発明は、夜間冷気を換気するシステムであるが、中間期（春期、秋期等）では、日中でも外気が低い場合があり、この場合は、日中換気のみでも建物内の空気温度を下降させて使用することができる。
【００２８】
［実施の形態３］
図８は本発明の実施の形態３に係る夜間換気システムを説明するための正面図、図９は図８の側面図、図１０は図９に示した吹出しケーシングの斜視図である。なお、実施の形態２（図３、図４）と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。
実施の形態１、２では、給気用ファン５の吹出し方向はほぼ水平方向イであるが、本実施の形態では、給気用ファン５の吹出し口に吹出しケーシング１３を取り付けて吹出し方向をほぼ下方向ロとしたものである。
【００２９】
吹出しケーシング１３はその取付部１３ａをネジ等により給気用ファン５の吹出し口に取り付けたもので、床方向に傾斜した屋根部１３ｂと両側部１３ｃ、１３ｄにより構成され、下方向に向けて吹出し口１３ｅを備えている。
こうして、外気と建物内の温度差が小さい場合、すなわち空気密度差が小さい場合や、給気用ファン５の取付け位置が床４よりかなり高い場合であっても、外気の冷気が下方向ロに吹き出して床４に到達する。
【００３０】
本実施の形態によれば、給気ファン５の吹出し口に吹出しケーシング１３を取り付けたので、建物１内の下部、すなわち下部空気、床４、機器類７を効率よく冷却することができる。
【００３１】
［実施の形態４］
図１１は本発明の実施の形態４に係る夜間換気システムの吹出しケーシングの斜視図、図１２は図１１の作用説明図である。本実施の形態では、実施の形態３に示した吹出しケーシング１３の吹出し方向を上下方向に変化できるようにするとともに、両側にも広げたものである。
【００３２】
図に示すように、可変吹出しケーシング１４は、その取付部１４ａが給気用ファン５の吹出し口に取付けられたもので、屋根部１４ｃと両側部１４ｄ、１４ｅを備えて枠部１４ｂを構成している。枠部１４ｂ内には吹出し部１５が設けられており、回動部１５ａに設けたスライド軸１５ｂ、１５ｃが枠部１４ｂの両側部１４ｄ、１４ｅに設けたほぼ弧状のガイド孔１４ｆ、１４ｅに沿って前後方向にスライドする。また、吹出し部１５には、ガイド板を構成する中央ルーバー１５ｄと、下流側に向かって両側に開いた側部ルーバー１５ｅ、１５ｆが設けられている。
【００３３】
こうして、吹出し部１５を前後ａ方向にスライドさせると、外気の吹出し方向が水平方向から下方向の間を移動し、給気用ファンから吹き出した空気はその吹出し方向を上下に移動させる。同時に、側部ルーバー１５ｅ、１５ｆからは図１２に示すように外気が両側ハ方向にも吹き出す。
【００３４】
このように、給気用ファン５の吹出し口には可変吹出しケーシング１４を設け、夜間冷気流が建物１の床面４及び両側に流れるようにしたので、外気と建物１内の温度差や給気ファン５の取り付け高さによって気流が床４に届くように調整でき、さらに建物１内の両側方向に夜間冷気を均一に流すことが可能となり、効率の良い冷却を行ってさらに冷却効果を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
冷房機器を備えた外気を取り込む給気用ファン及び排気用ファンを取り付た工場等の建物で、外気温度の降下が大きい地域で利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る夜間換気システムを説明するための正面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る夜間換気システムを説明するための正面図である。
【図４】図３の側面図である。
【図５】システム全体のファンの運転制御ブロック図である。
【図６】給気、排気用ファンの運転制御のフローチャートである。
【図７】外気温度（給気温度）と建物内温度（排気温度）の相関を示す線図である
【図８】本発明の実施の形態３に係る夜間換気システムを説明するための正面図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】図９に示した吹出しケーシングの斜視図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る夜間換気システムに用いる吹出しケーシングの斜視図である。
【図１２】図１１の作用説明図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  建物、３ａ  第１の側壁、３ｂ  第２の側壁、５  給気用ファン、６  排気用ファン、８、８ａ  ファン運転制御装置、１０  給気側温度センサー、１１  給気側湿度センサー、１２  排気側温度センサー、１３  吹出しケーシング、１４  可変吹出しケーシング、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ  ルーバー、１５  吹出し部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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