(57)【要約】      （修正有）【課題】  新鮮な外気を、各部屋に必要な量だけ、季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず供給する換気システムを安価に提供する。【解決手段】  外気が給気ファン４１により高気密高断熱の家のほぼ中央に供給され、各部屋の空気は、必要な換気量から算出された内径のダクトを通して空気槽６１に排出され、空気槽の空気は、常時開放のダクトと外気の温度により開閉するダクトから構成された空気槽排気装置６６を通して外部に排出される。【選択図】  図１
2005069590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家の外部に配置された給気口を一端とし前記家の中央付近に配置された吹出し口を他の一端とする給気ダクトと、前記給気ダクトの途中に配置された給気ファンにより外気が室内に取り入れられ、前記家の各部屋の空気が排気装置により排出される高気密高断熱住宅の換気システムにおいて、前記排気装置が空気槽と、前記各部屋から前記空気槽に配管された部屋排気ダクトと、高気密高断層を貫通し前記空気槽から前記家の外部に排気する空気槽排気装置から構成されることを特徴とする高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項２】
前記空気槽排気装置が前記高気密高断層を貫通した第一の排気ダクトと第二の排気ダクトと、前記第二の排気ダクトの一端または途中に配置され外気温度により開閉されるダンパーから構成される請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項３】
前記部屋排気ダクトまたは前記第一の排気ダクトまたは前記第二の排気ダクトが第一のダクトと、前記第一のダクトと異なる内径を持つ第二のダクトと、前記第一のダクトと前記第二のダクトを連結するジョイントから構成される請求項２記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項４】
エアフィルタ、または暖房装置、または冷房装置、または加湿装置、または除湿装置、または除菌装置が前記給気ダクトの一端または途中に配置された請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項５】
短期間、局部的に排気する強制排気システムが配置された高気密高断熱住宅において、前記給気ファンの給気量が、前記強制排気システムが駆動された時、前記強制排気システムの排気量とほぼ同量だけ増加する請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項６】
前記給気ファンが前記給気ダクト内に設置された風量センサの出力と設定された風量によりコントロールされる請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高気密高断熱住宅の換気を行う換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、強制給気方式を用い、家の中央付近に吹出し口を持ち、給気ファンにより外気を室内に取り入れる換気システムにおいて、各部屋の空気の排気量をレジスタを有する通気装置（ルーバ）で制限し、各部屋の換気量を部屋の大きさ、使用目的等で調整するもの（例えば、特許文献１参照。）がある。
【０００３】
以下、図９により従来例の換気システムについて説明する。ダクトファン２２０を有するダクト２２１が、建物の屋根裏空間２１１の下方に画成された屋内空間の概略中央部に位置する廊下に、外気を供給し、その供給された外気が各ドアのルーバ２１８やアンダーカット２１９を通って各部屋内へ流れ、これにより各部屋内の空気が、内壁２０３に設けられたルーバ２２５により、ダクトファン２２０での外気の供給量より少ない量に制限されつつ、外壁２０２と内壁２０３との間の通気層２０５に排出されて、夏場は外壁２０２で温められた通気層２０５内の上昇気流にのり、冬場はそれ自体の温かさによる上昇気流によって屋根裏空間２１１内へ運ばれる。そして屋内から屋根裏空間２１１内へ到達した空気は、妻壁に設けられた排気口２２６を通って屋外に排出される。通気装置としてのルーバは通気量を任意に調節し得るレジスタを有し、そのレジスタを適宜調節して、全てのルーバを合わせても屋内空間から通気層に排出する空気の量をダクトファン２２０による外気供給量よりも少なくするように通気量を制限する。これにより各部屋に適切な換気量を供給できる。
【０００４】
【特許文献１】特願２０００−１３８５６１（特開２００１−３１７７７９）（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、各部屋の空気の排気量をレジスタを有する通気装置（ルーバ)で制限し、各部屋の換気量を部屋の大きさ、使用目的等で調整する方法は各部屋の換気量が通気層と室内の温度差、通気層の気流の強さにより大きく変わるので、レジスタにより設定した換気量は季節、天候、昼夜等により大きく変わる。例えば冬、晴天の日、日射が当っている南側では通気層の温度は外気の温度よりかなり高く、その温度による上昇気流が強く、排気量が多くなる。しかし、日射が当たらない夜または雨天の日等では通気層の温度上昇は少なく排気量は多くならない。従って、レジスタを設定した季節と天候と異なった時は換気量は設定値と大きく異なる。
【０００６】
更に、特許文献１は２階建てあるいはそれ以上の階層をもつものにも適用されると記述されているが、この方法を２階建ての家に適応するのは困難である。例えば、冬室内が暖房され、給気により室内の気圧が外部より高い場合、通気層と室内の気圧差は２階が大きく１階が小さいため２階の排気量が多くなり、１階の排気量が少なくなる。一方、夏室内が冷房され、給気により室内の気圧が外部より高い場合、通気層と室内の気圧差は２階が小さく１階が大きいため２階の排気量が少なくなり、１階の排気量が大きくなる。
【０００７】
本発明は前記従来例の不具合を解消し、各部屋に必要な量の外気を季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず供給する換気システムを安価に提供すること、更に室内の気圧を外部より高く保ち建築材から出る有害な揮発性有機化合物等を大部分部屋に入れずに排出すること、更に無駄な換気による無駄な熱損失を減らすこと、更に有害な排気ガスや花粉や菌等を大部分部屋に入れずに除去してきれいな空気を室内に入れること、更に空気の温度と湿度を調整し快適な空気を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明によれば、排気装置が空気槽と、各部屋から前記空気槽に配管された部屋排気ダクトと、前記空気槽から家の外部に排気する空気槽排気装置から構成されている。前記空気槽内の空気の流れは小さいので前記空気槽内の気圧はほぼ均一であり、また各部屋内及び部屋間の風速は小さいので全部の部屋内の気圧はほぼ均一であり、更に高気密高断熱層の内部にある前記空気槽と前記部屋排気ダクトの気温はほぼ同じであるので前記各部屋排気ダクトの両端にかかる気圧はほぼ同じである。ダクトが円形でない場合は等価的に円形に換算できるのでダクトは全て円形とする。円形のダクトの風量は両端にかかる気圧と長さと内径と内壁の粗さに依存し、ダクトの長さは家のレイアウトに依存するので、前記部屋排気ダクトの内径により各部屋の排気量の割合を調整できる。従って、前記部屋排気ダクトの内径を適切に選択することにより季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず、必要な換気量を各部屋に供給できる。
【０００９】
空気の気圧は空気の密度によって生じ、空気の密度は気温が高いほど小さいので、高気密高断熱住宅の内部と同じ水平線上の外部との気圧差は室内と外気の温度差によって生じる。夏、冷房されている室内の気圧は基礎コンクリートに近いほど同じ水平線上の外部より相対的に高くなり、家の上部に設置され外部に通じている前記空気槽排気装置の位置の室内の気圧は外部より圧力損失分だけ高いので、前記空気槽排気装置が排気している時は室内の気圧はどこでも外部の気圧より高い。一方、冬は、基礎コンクリートに近いほど外部より気圧が相対的に低くなるので、前記空気槽排気装置の圧力損失を大きくし、基礎コンクリート付近の気圧を外部の気圧より高くする。前記空気槽排気装置の圧力損失は空気の摩擦抵抗を大きくすることにより大きくできるので前記空気槽排気装置の空気の摩擦抵抗を調整して室内の気圧を外部より高くできる。室内の気圧を外部より高くすることで建築材から出る有害な揮発性有機化合物等を室内に入れずに排出でき、また外気が高気密高断層を通して室内に侵入しないので、外気に有害な排気ガスや花粉や菌等が含まれている場合は給気ダクトにエアフィルタや除菌装置を付けることにより有害な排気ガスや花粉や菌等を除き、室内にきれいな空気を供給できる。
【００１０】
請求項２記載の本発明によれば、前記空気槽排気装置は高気密高断層を貫通した第一の排気ダクトと第二の排気ダクトと、前記第二の排気ダクトの一端または途中に配置され外気温度により開閉されるダンパーから構成されている。気密断熱層の漏洩の風量は室内の気圧が高いほど多い。漏洩は気密断熱層の全体に亘り不均一に分布し、各部屋の必要換気量に含められないので室内の気圧をできるだけ低く保つことにより無駄な換気を減らし、換気による熱損失を減らすことができる。前記第二の排気ダクトは内径が大きく空気の摩擦抵抗の小さいダクトを使い、前記第一の排気ダクトは内径が小さく空気の摩擦抵抗の大きいダクトを使う。夏、前記第二の排気ダクトを開けることにより室内の気圧をできるだけ低く保ち、冬、前記第二の排気ダクトを閉じることにより室内の気圧を高くし、基礎コンクリート付近の気圧を外部の気圧より高くする。前記第二の排気ダクトの開閉をすることにより室内の気圧を外部より高く保ち且室内の気圧を低く保つことができる。
【００１１】
請求項３記載の本発明によれば、各ダクトは２つの異なる内径のダクトとジョイントから構成されている。前記部屋排気ダクトの長さは家の構造やレイアウトにより決まり、換気量は各部屋の大きさと用途により決まるので前記部屋排気ダクトの内径はまちまちとなる。必要なダクトの内径と長さと同じ損失係数を持つダクトを、必要な内径より小さい内径を持つダクトと、必要な内径より大きい内径を持つダクトをジョイントで連結し、必要な長さを有するダクトを作成できる。これにより必要な内径と長さを持つダクトを販売されている２種類の内径のダクトとジョイントにより安価に作成できる。
【００１２】
請求項４記載の本発明によれば、エアフィルタ、または暖房装置、または冷房装置、または加湿装置、または除湿装置、または除菌装置が前記給気ダクトの一端または途中に配置されている。強風や想定以上の低温の場合を除いて、室内の気圧は外部より高いので換気の空気は全て前記給気ダクトを通して供給されるため前記給気ダクトに前記エアフィルタを付けることにより換気の空気から有害な排気ガスや花粉を除去することができる。また前記給気ダクトの途中に前記暖房装置を付けることにより給気の空気で室内を暖房できる。また前記給気ダクトの途中に前記冷房装置を付けることにより給気の空気で室内を冷房できる。また前記給気ダクトの途中に前記加湿装置を付けることにより給気の空気で室内を加湿できる。また前記給気ダクトの途中に前記除湿装置を付けることにより給気の空気で室内を除湿できる。また前記除菌装置を付けることにより室内に除菌された空気を供給できる。
【００１３】
請求項５記載の本発明によれば、短期間、局部的に排気する強制排気システムが配置された住宅において、前記給気ファンの給気量が、前記強制排気システムが駆動された時前記強制排気システムの排気量とほぼ同量だけ増加する。風呂や台所等で強制的に排気する時その排気量だけ給気量を増やすことにより、室内の気圧を外部の気圧より高く保つことができる。
【００１４】
請求項６記載の本発明によれば、前記給気ファンの給気量が前記給気ダクト内に設置された風量センサの出力と設定された風量によりコントロールされる。前記給気ファンが供給する給気量は前記給気ファンに供給する電圧でコントロールされるが、前記エアフィルタの目詰まり等により空気の摩擦抵抗が増えた場合、給気量は減少する。前記給気ダクト内に前記風量センサを設置し、前記風量センサの出力と風量の設定値により前記給気ファンに供給する電圧を調整することにより、設定された給気量を前記エアフィルタの目詰まり等にかかわらず正確に供給できる。また前記強制排気システムを駆動する時、風量の設定値を前記強制排気システムの排気量だけ増やすことにより前記給気ファンの給気量を排気量だけ増やすことができる。また居住者数が変わった時、居住者数に合せた給気量に調整できる。これにより給気量を適量に保ち、過剰な給気量による無駄な熱損失を減らし、冷暖房費を下げることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように、本発明の高気密高断熱住宅の換気システムは、構造が簡単であることにより、各部屋に必要な量の新鮮な外気を季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず供給するシステムを安価に提供し、また室内の気圧を低く保ち、給気量を正確にコントロールし無駄な換気による無駄な熱損失を減らすことにより冷暖房費を削減し、更に室内の気圧を外部より高く保ち建築材から出る有害な揮発性有機化合物等を大部分室内に入れずに排出し、外気に含まれる有害な排気ガスや花粉等を大部分除去してきれいな空気を室内に供給することにより居住者の健康に寄与する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の換気システムの１実施形態を示す断面図である。室内は、屋根１５と外壁１２と紙面に平行な妻壁の外壁１２の内側に設けられた気密断熱層１３と、基礎コンクリート１１により囲まれた高気密高断熱の空間である。基礎コンクリート１１は高気密であり、部屋Ｄと部屋Ｅの気温は基礎コンクリート１１の気温より高いので床下空間Ｆの基礎コンクリート１１付近の空気は断熱層としての機能も果たしている。室内は屋根裏空間Ａと部屋Ｂと部屋Ｃと部屋Ｄと部屋Ｅと床下空間Ｆと内壁空間Ｇで構成されている。吹出し口４２のある部屋Ｅと、部屋Ｂと部屋Ｃと部屋Ｄとの間には空気の流れによる圧力損失を少なくするために、それぞれすき間５２とすき間５３とすき間５１を設けてある。また１階の床１６、内壁１４、壁２０、壁２１、壁２２、２階の天井１９は機密性と断熱性が低いので室内の温度はほぼ均一であり、室内の空気の流れによる圧力損失は少ない。
【００１７】
外気は給気ファン４１により家の外部にある給気口４３から、給気ダクト３１を通して吹出し口４２で室内の中央付近に取り入れられる。室内の気圧が外部より高い場合、吹出し口４２に取り入れられた空気は気圧が相対的に低い外部に向けて流れる。例えば、吹出し口４２付近の空気は１階の床１６を通して床下空間Ｆに流れ、排気ダクト３６を通して排出される。また吹出し口４２付近の空気は２階の天井１９を通して屋根裏空間Ａに流れ、気密断熱層１３の漏洩により外部に排出される。また吹出し口４２付近の空気はすき間５１を通して部屋Ｄに流れ、一部は内壁１４を通して内壁空間Ｇに流れ、気密断熱層１３の漏洩により外部に排出され、大部分は排気口６２から排気ダクト３２を通して空気槽６１に流れ、空気槽排気装置６６を通して家の外部に排出される。紙面に垂直に配置された空気槽排気装置６６は、紙面と平行な妻壁の気密断熱層１３を貫通しており、空気槽６１の空気を家の外部に排出する。
【００１８】
従って、室内の気圧が外部より高い場合、空気の流れは、室内の中央付近にある吹出し口４２から外部に向いているので１階の床１６と２階の天井１９と内壁１４と気密断熱層１３と外壁１２と屋根１５の建築材から出る有害な揮発性有機化合物等は部屋に入いらずに外部に排出される。壁２０と壁２１と壁２２と１階の天井１７と２階の床１８には空気の流れが殆どないので建築材から出る有害な揮発性有機化合物等はあまり部屋に入らないが、入った有害な揮発性有機化合物等は換気により排出される。従って、建築材から出る有害な揮発性有機化合物等の大部分は部屋に入いらずに外部に排出される。
【００１９】
図２は各部屋の排気ダクトの内径を計算するための図である。室内の温度が均一である場合、ダクトを流れる風量はダクトの配置や垂直位置に無関係であるので、図２はダクトを平面的に表してある。気密断熱層１３には漏洩があり、その漏洩を等価的に仮想排気ダクト３７で表してある。実線は気密層を表し、破線は非気密層を表す。説明を簡単にするために、室内の各空間の間の空気の流れと空気槽６１内の空気の流れによる圧力損失を無視する。ダクトによる圧力損失は直線のダクトの管の内壁と空気の流速との摩擦により発生する摩擦損失と、ジョイントやベントキャップ等により流速が急に変わるために発生する局部損失の合計である。局部損失はジョイントやベントキャップ等の形状により決まり、等価的にダクトの長さで表すことができる。ダクトの風量はダクトの実効長と内径と内壁の粗さと圧力損失から算出される。ここで実効長とはダクトの直線部分の長さと局部損失の等価的ダクトの長さの合計である。図２ではダクトは実効長の直線で表してある。
【００２０】
給気ファン４１により、風量Ｑｔが室内に取り入れられ、室内の気圧が家の外部の気圧よりＰ高くなり、空気槽６１内の気圧が外部の気圧よりＰ２高くなった場合、部屋排気ダクト３２と部屋排気ダクト３３と部屋排気ダクト３４と部屋排気ダクト３５の両端には同じ気圧（Ｐ−Ｐ２）がかかる。各部屋排気ダクトの長さは家のレイアウトにより決まるので各部屋排気ダクトの内径で各部屋の換気量の割合を調整できる。各部屋排気ダクトの内径は次のように決める。まず、漏洩の風量Ｑｖを家の相当隙間面積（Ｃ値）と家の床面積と室内と外部の気圧差Ｐから算出し、合計の風量が、給気の風量Ｑｔから漏洩の風量Ｑｖを引いた風量に等しくなるように、風量Ｑｆと風量Ｑｂと風量Ｑｃと風量Ｑｄと風量Ｑｅを設定する。空気槽排気装置６６の風量Ｑａは風量Ｑｂと風量Ｑｃと風量Ｑｄと風量Ｑｅの合計に等しい。次に、各部屋排気ダクトの圧力損失と風量と実効長と内壁の粗さから内径を算出する。
【００２１】
図３は室内の垂直位置と気圧の関係を示すグラフである。図３の（１）は気密断熱層１３と基礎コンクリート１１で囲まれた室内を示し、仮想ダクト８１と仮想ダクト８２は説明のための仮想的なダクトであり、同じ内径と長さと内壁の粗さを持つ。仮想ダクト８１は室内の最上位部に配置され、仮想ダクト８２は室内の最下位部に配置されている。暖房時、開閉可能な給気ダクト８９が閉じている場合、空気の密度は温度が高くなるほど小さくなるため、室内の気圧Ｐは基礎コンクリート１１に近いほど相対的に同じ水平位置の外部より気圧が低くなり、圧力特性７１で表される。室内の下部の気圧は外部より低いため仮想ダクト８２を通して外気が入り、室内の上部の気圧は外部より高いため仮想ダクト８１を通して室内の空気が排出される。２階の床１８付近の気圧が外部と同じ気圧になるのは仮想ダクト８１と８２が同じ内径と長さと内壁の粗さを持つためである。室内の温度は冷暖房装置９６により常に一定かつ均一に保たれているとする。室内の気圧は、給気ダクト８９を開け、給気ファン９０を駆動し室内に空気を供給することにより圧力特性７２で示したように外部の気圧より高くできる。家の高さが６ｍで、室内の温度が２０度、外気の温度が零下１０度の時Ｐ３は９．０パスカルである。
【００２２】
一方、冷房時、給気ダクト８９が閉じている場合、室内の気圧Ｐは基礎コンクリート１１に近いほど相対的に同じ水平位置の外部より気圧が高くなり、圧力特性７３で表される。室内の上部の気圧は外部より低いため仮想ダクト８１を通して外気が入り、室内の下部の気圧は外部より高いため仮想ダクト８２を通して室内の空気が排出される。室内の気圧Ｐは、給気ダクト８９を開け、給気ファン９０を駆動し室内に空気を供給することにより圧力特性７４で示したように外部の気圧より高くできる。室内の温度が２５度で、外気の温度が３５度の時（Ｐ５−Ｐ４）は２．５パスカルである。暖房と冷房の切替が必要となるがその切替の頻度を切替にヒステリシス特性を持たせて、少なくするのが好ましい。そのために、Ｐ４は２．０パスカル程度に設定するのが好ましい。
【００２３】
室内の気圧が外部の気圧より下がった場合、外気が高気密高断層１３の漏洩により建築材を通して室内に入るため、建築材から出る有害な揮発性有機化合物等が室内に入り人体に害を及ぼす。室内の気圧を外部より高くすることにより、大部分の建築材から出る有害な揮発性有機化合物等を室内に入れずに排出でき、また外気が高気密高断層１３の漏洩により室内に侵入しないので、外気に有害な排気ガスや花粉や菌等が含まれている場合は給気ダクト３１にエアフィルタ１０６や除菌装置１０５を設置することにより室内への侵入を回避できる。
【００２４】
一方、室内の気圧を高くした場合、気密断熱層１３の漏洩の風量が大きくなる。漏洩は気密断熱層１３の全体に亘り不均一に分布し、各部屋の必要換気量に含められないので、無駄な換気である。従って、室内の気圧を外部より高く保ち、且できるだけ低く保つことが好ましい。
【００２５】
図４は空気槽排気装置６６の１実施例を示す。空気槽排気装置６６は排気ダクト８３と排気口８４と排気ダクト８５とダンパー８６とダンパーコントローラ８７と外気の温度を検出する温度センサ８８から構成されている。ダンパー８６は、ダンパーコントローラ８７と温度センサ８８により、外気温度が設定値１より高くなった場合に開き、外気温度が設定値２より低くなった場合に閉じる。ダンパー８６の開閉の頻度を減らすためにヒステリシス特性を持たせ、設定値１を設定値２より数度高く設定するのが好ましい。ダンパー８６が開いている時、空気槽６１の空気は排気ダクト８３と排気ダクト８５を通して排出される。ダンパー８６が閉じている時は、空気槽６１の空気は全て排気ダクト８３を通して排出され、排気ダクト８３の排気量が大きくなるので排気ダクト８３の圧力損失も大きくなる。従って、室内の気圧Ｐは、空気槽排気装置６６の圧力損失と部屋排気ダクト３２の圧力損失の合計であるので、ダンパー８６の開閉により調整できる。排気ダクト８３と排気ダクト８５の内径と長さを、最も寒い時に室内の圧力が圧力特性７２のようになり、最も暑い時に室内の圧力が圧力特性７４のようになるように、設定する。
【００２６】
例えば、排気ダクト８３と排気ダクト８５の内径と長さを、外気温度が設定値２以下の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より９．０パスカル高くなり、空気槽の気圧Ｐ２が同じ水平線上の外部より８．０パスカル高くなり、外気温度が設定値１以上の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より２．０パスカル高くなり、空気槽の気圧Ｐ２が同じ水平線上の外部より１．０パスカル高くなるように、設定する。この場合、外気温度が３５度で室内の温度が２５度の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より２．０パスカル高くなり、室内の最下部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より４．５パスカル高くなり、室内の平均気圧は外部より３．３パスカル高くなる。
【００２７】
一方、空気槽排気装置６６が図４の構成とは異なり、排気ダクト８５が存在せず排気ダクト８３のみの場合、外気温度が零下１０度で室内の気圧を外気の気圧より高く保つためにＰ３を９．０パスカルに設定すると、夏、外気が３５度で室内の気温が２５度の時の室内の圧力は圧力特性７５で示され、室内の平均気圧は外部より１０．２パスカル高くなる。
【００２８】
従って、空気槽排気装置６６に排気ダクト８５とダンパー８６を設けることにより、外気が３５度の時、室内の平均気圧を６８％下げ、気密断熱層１３の漏洩の風量を４３％少なくできる。図４に示された実施例ではダンパー８６が閉じていて外気温度が設定値１の時に室内の平均気圧が最も高く、設定値１が１５度、外気温度が１５度、室内温度が２０度とすると室内の平均気圧は外部より８．４パスカル高くなる。従って、排気ダクト８５を開閉することにより最高の室内の平均気圧を１８％下げることができる。
【００２９】
図４の実施例では空気槽排気装置６６の摩擦抵抗が外気温度により２段階に変わるが、空気槽排気装置６６の摩擦抵抗を外気温度により３段階に変わるようにすることにより、更に、室内の気圧を外部より高く保ちつつ、最高の室内の平均気圧を下げることができる。
【００３０】
図５は同じ圧力損失特性を持つ２本の同じ長さのダクトを示す。例えば、部屋排気ダクト３２の内径は部屋Ｄの必要換気量と部屋排気ダクト３２の実効長と圧力損失と内壁の粗さから算出されるが販売されているダクトの内径は７５ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ等であり、必ずしも一致しない。ダクト９１は要求されたダクトであり、合成ダクト９５は販売されているダクトで合成したダクトである。ダクト９２はダクト９１より内径が大きい販売されているダクトであり、ダクト９３はダクト９１より内径が小さい販売されているダクトであり、ジョイント９４はダクト９２とダクト９３を接続する部品である。ダクト９３の長さを適切に選定することにより、ダクト９５はダクト９１と同じ圧力損失特性を持つようにできる。従って、要求された内径を持つダクトを販売されているダクトで作成できる。
【００３１】
図６は給気ダクト３１の一端または途中に、エアフィルタ１０６と暖房装置１０１と冷房装置１０２と加湿装置１０３と除湿装置１０４と除菌装置１０５が配置された１実施例を示す。強風や想定以上の低温の場合を除いた、通常の場合は換気の空気は全て給気ダクト３１を通して供給されるので給気ダクト３１の途中にエアフィルタ１０６を付けることにより、換気の空気から有害な排気ガスや花粉等を除去し、きれいな空気を室内に供給できる。また給気ダクト３１の途中に暖房装置１０１を付けることにより室内を換気の空気で暖房できる。また給気ダクト３１の途中に冷房装置１０２を付けることにより室内を換気の空気で冷房できる。また給気ダクト３１の途中に加湿装置１０３を付けることにより室内を換気の空気で加湿できる。また給気ダクト３１の途中に除湿装置１０４を付けることにより室内を換気の空気で除湿できる。また除菌装置１０５を付けることにより室内に除菌された空気を供給できる。
【００３２】
図７は給気ファン４１による給気量が台所や風呂場等に設置された強制排気システムと連動する１実施例を示す。強制排気システムはスイッチ１１５とコントローラ１１１と排気ダクト１１２と排気ファン１１３と排気ダンパー１１４で構成されている。コントローラ１１１は、スイッチ１１５の状態を定期的に読み、スイッチ１１５の状態がオンになった時、排気ダンパー１１４を開け、排気ファン１１３を駆動し部屋Ｄの空気を排出する。排気ファン１１３が駆動された時、給気ファン４１に供給する電圧を高くして給気ファン４１による給気量を排気ファン１１３の排気量だけ増加する。これにより排気ファン１１３が駆動された時、室内の気圧を外部の気圧より高く保つことができる。
【００３３】
コントローラ１１１は給気ダクト３１の内部に配置された風量センサ１１６の出力が給気量の設定値と異なる時、給気ファン４１に供給する電圧を補正することにより給気量を設定値に常に合わせる。
【００３４】
図８は給気ファン４１の静圧ー風量特性と全圧力損失特性の１例を示す。静圧ー風量特性７６は電圧Ｖ１が供給された給気ファン４１の静圧ー風量特性を示し、静圧ー風量特性７７は電圧Ｖ２が供給された給気ファン４１の静圧ー風量特性を示す。全圧力損失特性７８と全圧力損失特性７９は家の全圧力損失特性を示し、家の全圧力損失特性は給気口４３から吹出し口４２までの給気の圧力損失特性と家の排気の圧力損失特性から得られる。給気ファン４１に電圧Ｖ１が供給され、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７８である時、静圧ー風量特性７６と全圧力損失特性７８の交点から給気量Ｑｔと全圧力損失Ｐ６が得られる。
【００３５】
給気ファン４１に常に同じ電圧が供給されている場合、エアフィルタ１０６が目詰まりを起こし、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７９になった場合、給気量はＱｓとなり、給気量が減少する。一方、給気ダクト３１の途中に配置された風量センサ１１６を使用して給気量をコントロールする場合、エアフィルタ１０６が目詰まりを起こし、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７９になった場合、給気量は設定値Ｑｔに保もたれ、給気ファン４１に供給される電圧はＶ２となる。また空気槽排気装置６６の摩擦抵抗を変えた時、家の全圧力損失特性が変わるが、給気量を設定値Ｑｔに保つことができる。更に、強制排気システムを駆動した時、また居住者数が変わった時、給気量の設定値を変えることにより必要な給気量を正確に給気できる。
【００３６】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、例えば、本発明の高気密高断熱住宅の換気システムは中気密中断熱住宅にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の高気密高断熱住宅の換気システムの１実施形態を示す断面図である。
【図２】各部屋の排気ダクトの内径を計算するための図である。
【図３】室内の垂直位置と気圧の関係を示すグラフである。
【図４】空気槽排気装置の１実施例である。
【図５】同じ圧力損失特性を持つ２本のダクトを示す。
【図６】給気ダクトの途中に各種装置が配置された１実施例を示す。
【図７】給気ファンが強制排気システムと連動する１実施例を示す。
【図８】給気ファンの静圧ー風量特性と全圧力損失特性の１例を示す。
【図９】従来例の換気システムを示す断面図である
【符号の説明】
【００３８】
１１  基礎コンクリート
１２  外壁
１３  気密断熱層
１４  内壁
１５  屋根
１６  １階の床
１７  １階の天井
１８  ２階の床
１９  ２階の天井
２０、２１、２２  壁
２３  吹抜
３１  給気ダクト
３２、３３、３４、３５  部屋排気ダクト
３６  排気ダクト
３７  仮想排気ダクト
４１  給気ファン
４２  吹出し口
４３  給気口
５１、５２、５３  すき間
６１  空気槽
６２、６３、６４、６５  排気口
６６  空気槽排気装置
７１、７２、７３、７４、７５  圧力特性
７６、７７  静圧ー風量特性
７８、７９  全圧力損失特性
８１、８２  仮想ダクト
８３、８５  排気ダクト
８４  排気口
８６  ダンパー
８７  ダンパーコントローラ
８８  温度センサ
８９  給気ダクト
９０  給気ファン
９１、９２、９３  ダクト
９４  ジョイント
９５  合成ダクト
９６  冷暖房装置
１０１  暖房装置
１０２  冷房装置
１０３  加湿装置
１０４  除湿装置
１０５  除菌装置
１０６  エアフィルタ
１１１  コントローラ
１１２  ダクト
１１３  排気ファン
１１４  排気ダンパー
１１５  スイッチ
１１６  風量センサ
２０２  外壁
２０３  内壁
２０４  気密断熱層
２０５  通気層
２１１  屋根裏空間
２１８  ルーバ
２１９  アンダーカット
２２０  ダクトファン
２２１  ダクト
２２５  ルーバ
２２６  排気口
Ａ  屋根裏空間
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  部屋
Ｆ  床下空間
Ｇ  内壁空間
Ｐ  室内の気圧
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７  気圧
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｆ、Ｑｓ、Ｑｔ、Ｑｖ  風量
【図１】
2005069590.tif 000003
【図２】
2005069590.tif 000004
【図３】
2005069590.tif 000005
【図４】
2005069590.tif 000006
【図５】
2005069590.tif 000007
【図６】
2005069590.tif 000008
【図７】
2005069590.tif 000009
【図８】
2005069590.tif 000010
【図９】
2005069590.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月21日(2003.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家の外部に配置された給気口を一端とし前記家の中央付近に配置された吹出し口を他の一端とする給気ダクトと、前記給気ダクトの途中に配置された給気ファンにより外気が室内に取り入れられ、前記家の各部屋の空気が排気装置により排出される高気密高断熱住宅の換気システムにおいて、前記排気装置が空気槽と、前記各部屋から前記空気槽に配管された部屋排気ダクトと、高気密高断層を貫通し前記空気槽から前記家の外部に排気する空気槽排気装置から構成され、前記空気槽排気装置が前記高気密高断層を貫通した第一の排気ダクトと第二の排気ダクトと、前記第二の排気ダクトの一端または途中に配置され外気温度により開閉されるダンパーから構成されることを特徴とする高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項２】
前記部屋排気ダクトまたは前記第一の排気ダクトまたは前記第二の排気ダクトが第一のダクトと、前記第一のダクトと異なる内径を持つ第二のダクトと、前記第一のダクトと前記第二のダクトを連結するジョイントから構成される請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項３】
短期間、局部的に排気する強制排気システムが配置された高気密高断熱住宅において、前記給気ファンの給気量が、前記強制排気システムが駆動された時、前記強制排気システムの排気量とほぼ同量だけ増加する請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【請求項４】
前記給気ファンが前記給気ダクト内に設置された風量センサの出力と設定された風量によりコントロールされる請求項１記載の高気密高断熱住宅の換気システム
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高気密高断熱住宅の換気を行う換気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の、強制給気方式を用い、家の中央付近に吹出し口を持ち、給気ファンにより外気を室内に取り入れる換気システムにおいて、各部屋の空気の排気量をレジスタを有する通気装置（ルーバ）で制限し、各部屋の換気量を部屋の大きさ、使用目的等で調整するもの（例えば、特許文献１参照。）がある。
【０００３】
以下、図８により従来例の換気システムについて説明する。ダクトファン２２０を有するダクト２２１が、建物の屋根裏空間２１１の下方に画成された屋内空間の概略中央部に位置する廊下に、外気を供給し、その供給された外気が各ドアのルーバ２１８やアンダーカット２１９を通って各部屋内へ流れ、これにより各部屋内の空気が、内壁２０３に設けられたルーバ２２５により、ダクトファン２２０での外気の供給量より少ない量に制限されつつ、外壁２０２と内壁２０３との間の通気層２０５に排出されて、夏場は外壁２０２で温められた通気層２０５内の上昇気流にのり、冬場はそれ自体の温かさによる上昇気流によって屋根裏空間２１１内へ運ばれる。そして屋内から屋根裏空間２１１内へ到達した空気は、妻壁に設けられた排気口２２６を通って屋外に排出される。通気装置としてのルーバは通気量を任意に調節し得るレジスタを有し、そのレジスタを適宜調節して、全てのルーバを合わせても屋内空間から通気層に排出する空気の量をダクトファン２２０による外気供給量よりも少なくするように通気量を制限する。これにより各部屋に適切な換気量を供給できる。
【０００４】
【特許文献１】特願２０００−１３８５６１（特開２００１−３１７７７９）（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の、各部屋の空気の排気量をレジスタを有する通気装置（ルーバ)で制限し、各部屋の換気量を部屋の大きさ、使用目的等で調整する方法は各部屋の換気量が通気層と室内の温度差、通気層の気流の強さにより大きく変わるので、レジスタにより設定した換気量は季節、天候、昼夜等により大きく変わる。例えば冬、晴天の日、日射が当っている南側では通気層の温度は外気の温度よりかなり高く、その温度による上昇気流が強く、排気量が多くなる。しかし、日射が当たらない夜または雨天の日等では通気層の温度上昇は少なく排気量は多くならない。従って、レジスタを設定した季節と天候と異なった時は換気量は設定値と大きく異なる。
【０００６】
更に、特許文献１は２階建てあるいはそれ以上の階層をもつものにも適用されると記述されているが、この方法を２階建ての家に適応するのは困難である。例えば、冬室内が暖房され、給気により室内の気圧が外部より高い場合、通気層と室内の気圧差は２階が大きく１階が小さいため２階の排気量が多くなり、１階の排気量が少なくなる。一方、夏室内が冷房され、給気により室内の気圧が外部より高い場合、通気層と室内の気圧差は２階が小さく１階が大きいため２階の排気量が少なくなり、１階の排気量が大きくなる。
【０００７】
本発明は前記従来例の不具合を解消し、各部屋に必要な量の外気を季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず供給する換気システムを安価に提供すること、無駄な換気による無駄な熱損失を減らすことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の本発明によれば、排気装置が空気槽と、各部屋から前記空気槽に配管された部屋排気ダクトと、前記空気槽から家の外部に排気する空気槽排気装置から構成されている。前記空気槽内の空気の流れは小さいので前記空気槽内の気圧はほぼ均一であり、また各部屋内及び部屋間の風速は小さいので全部の部屋内の気圧はほぼ均一であり、更に高気密高断熱層の内部にある前記空気槽と前記部屋排気ダクトの気温はほぼ同じであるので前記各部屋排気ダクトの両端にかかる気圧はほぼ同じである。ダクトが円形でない場合は等価的に円形に換算できるのでダクトは全て円形とする。円形のダクトの風量は両端にかかる気圧と長さと内径と内壁の粗さに依存し、ダクトの長さは家のレイアウトに依存するので、前記部屋排気ダクトの内径により各部屋の排気量の割合を調整できる。従って、前記部屋排気ダクトの内径を適切に選択することにより季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず、必要な換気量を各部屋に供給できる。
【０００９】
空気の気圧は空気の密度によって生じ、空気の密度は気温が高いほど小さいので、高気密高断熱住宅の内部と同じ水平線上の外部との気圧差は室内と外気の温度差によって生じる。夏、冷房されている室内の気圧は基礎コンクリートに近いほど同じ水平線上の外部より相対的に高くなり、家の上部に設置され外部に通じている前記空気槽排気装置の位置の室内の気圧は外部より圧力損失分だけ高いので、前記空気槽排気装置が排気している時は室内の気圧はどこでも外部の気圧より高い。一方、冬は、基礎コンクリートに近いほど外部より気圧が相対的に低くなるので、前記空気槽排気装置の圧力損失を大きくし、基礎コンクリート付近の気圧を外部の気圧より高くする。前記空気槽排気装置の圧力損失は空気の摩擦抵抗を大きくすることにより大きくできるので前記空気槽排気装置の空気の摩擦抵抗を調整して室内の気圧を外部より高くできる。
【００１０】
前記空気槽排気装置は高気密高断層を貫通した第一の排気ダクトと第二の排気ダクトと、前記第二の排気ダクトの一端または途中に配置され外気温度により開閉されるダンパーから構成されている。気密断熱層の漏洩の風量は室内の気圧が高いほど多い。漏洩は気密断熱層の全体に亘り不均一に分布し、各部屋の必要換気量に含められないので室内の気圧をできるだけ低く保つことにより無駄な換気を減らし、換気による熱損失を減らすことができる。前記第二の排気ダクトは内径が大きく空気の摩擦抵抗の小さいダクトを使い、前記第一の排気ダクトは内径が小さく空気の摩擦抵抗の大きいダクトを使う。夏、前記第二の排気ダクトを開けることにより室内の気圧をできるだけ低く保ち、冬、前記第二の排気ダクトを閉じることにより室内の気圧を高くし、基礎コンクリート付近の気圧を外部の気圧より高くする。前記第二の排気ダクトの開閉をすることにより室内の気圧を外部より高く保ち且室内の気圧を低く保つことができる。
【００１１】
請求項２記載の本発明によれば、各ダクトは２つの異なる内径のダクトとジョイントから構成されている。前記部屋排気ダクトの長さは家の構造やレイアウトにより決まり、換気量は各部屋の大きさと用途により決まるので前記部屋排気ダクトの内径はまちまちとなる。必要なダクトの内径と長さと同じ損失係数を持つダクトを、必要な内径より小さい内径を持つダクトと、必要な内径より大きい内径を持つダクトをジョイントで連結し、必要な長さを有するダクトを作成できる。これにより必要な内径と長さを持つダクトを販売されている２種類の内径のダクトとジョイントにより安価に作成できる。
【００１２】
請求項３記載の本発明によれば、短期間、局部的に排気する強制排気システムが配置された住宅において、前記給気ファンの給気量が、前記強制排気システムが駆動された時前記強制排気システムの排気量とほぼ同量だけ増加する。風呂や台所等で強制的に排気する時その排気量だけ給気量を増やすことにより、室内の気圧を外部の気圧より高く保つことができる。
【００１３】
請求項４記載の本発明によれば、前記給気ファンの給気量が前記給気ダクト内に設置された風量センサの出力と設定された風量によりコントロールされる。前記給気ファンが供給する給気量は前記給気ファンに供給する電圧でコントロールされるが、前記エアフィルタの目詰まり等により空気の摩擦抵抗が増えた場合、給気量は減少する。前記給気ダクト内に前記風量センサを設置し、前記風量センサの出力と風量の設定値により前記給気ファンに供給する電圧を調整することにより、設定された給気量を前記エアフィルタの目詰まり等にかかわらず正確に供給できる。また前記強制排気システムを駆動する時、風量の設定値を前記強制排気システムの排気量だけ増やすことにより前記給気ファンの給気量を排気量だけ増やすことができる。また居住者数が変わった時、居住者数に合せた給気量に調整できる。これにより給気量を適量に保ち、過剰な給気量による無駄な熱損失を減らし、冷暖房費を下げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上述べたように、本発明の高気密高断熱住宅の換気システムは、構造が簡単であることにより、各部屋に必要な量の新鮮な外気を季節、天候、昼夜、部屋の位置にかかわらず供給するシステムを安価に提供し、また室内の気圧を低く保ち、給気量を正確にコントロールし無駄な換気による無駄な熱損失を減らすことにより冷暖房費を削減する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の換気システムの１実施形態を示す断面図である。室内は、屋根１５と外壁１２と紙面に平行な妻壁の外壁１２の内側に設けられた気密断熱層１３と、基礎コンクリート１１により囲まれた高気密高断熱の空間である。基礎コンクリート１１は高気密であり、部屋Ｄと部屋Ｅの気温は基礎コンクリート１１の気温より高いので床下空間Ｆの基礎コンクリート１１付近の空気は断熱層としての機能も果たしている。室内は屋根裏空間Ａと部屋Ｂと部屋Ｃと部屋Ｄと部屋Ｅと床下空間Ｆと内壁空間Ｇで構成されている。吹出し口４２のある部屋Ｅと、部屋Ｂと部屋Ｃと部屋Ｄとの間には空気の流れによる圧力損失を少なくするために、それぞれすき間５２とすき間５３とすき間５１を設けてある。また１階の床１６、内壁１４、壁２０、壁２１、壁２２、２階の天井１９は機密性と断熱性が低いので室内の温度はほぼ均一であり、室内の空気の流れによる圧力損失は少ない。
【００１６】
外気は給気ファン４１により家の外部にある給気口４３から、給気ダクト３１を通して吹出し口４２で室内の中央付近に取り入れられる。室内の気圧が外部より高い場合、吹出し口４２に取り入れられた空気は気圧が相対的に低い外部に向けて流れる。例えば、吹出し口４２付近の空気は１階の床１６を通して床下空間Ｆに流れ、排気ダクト３６を通して排出される。また吹出し口４２付近の空気は２階の天井１９を通して屋根裏空間Ａに流れ、気密断熱層１３の漏洩により外部に排出される。また吹出し口４２付近の空気はすき間５１を通して部屋Ｄに流れ、一部は内壁１４を通して内壁空間Ｇに流れ、気密断熱層１３の漏洩により外部に排出され、大部分は排気口６２から排気ダクト３２を通して空気槽６１に流れ、空気槽排気装置６６を通して家の外部に排出される。紙面に垂直に配置された空気槽排気装置６６は、紙面と平行な妻壁の気密断熱層１３を貫通しており、空気槽６１の空気を家の外部に排出する。
【００１７】
従って、室内の気圧が外部より高い場合、空気の流れは、室内の中央付近にある吹出し口４２から外部に向いている。
【００１８】
図２は各部屋の排気ダクトの内径を計算するための図である。室内の温度が均一である場合、ダクトを流れる風量はダクトの配置や垂直位置に無関係であるので、図２はダクトを平面的に表してある。気密断熱層１３には漏洩があり、その漏洩を等価的に仮想排気ダクト３７で表してある。実線は気密層を表し、破線は非気密層を表す。説明を簡単にするために、室内の各空間の間の空気の流れと空気槽６１内の空気の流れによる圧力損失を無視する。ダクトによる圧力損失は直線のダクトの管の内壁と空気の流速との摩擦により発生する摩擦損失と、ジョイントやベントキャップ等により流速が急に変わるために発生する局部損失の合計である。局部損失はジョイントやベントキャップ等の形状により決まり、等価的にダクトの長さで表すことができる。ダクトの風量はダクトの実効長と内径と内壁の粗さと圧力損失から算出される。ここで実効長とはダクトの直線部分の長さと局部損失の等価的ダクトの長さの合計である。図２ではダクトは実効長の直線で表してある。
【００１９】
給気ファン４１により、風量Ｑｔが室内に取り入れられ、室内の気圧が家の外部の気圧よりＰ高くなり、空気槽６１内の気圧が外部の気圧よりＰ２高くなった場合、部屋排気ダクト３２と部屋排気ダクト３３と部屋排気ダクト３４と部屋排気ダクト３５の両端には同じ気圧（Ｐ−Ｐ２）がかかる。各部屋排気ダクトの長さは家のレイアウトにより決まるので各部屋排気ダクトの内径で各部屋の換気量の割合を調整できる。各部屋排気ダクトの内径は次のように決める。まず、漏洩の風量Ｑｖを家の相当隙間面積（Ｃ値）と家の床面積と室内と外部の気圧差Ｐから算出し、合計の風量が、給気の風量Ｑｔから漏洩の風量Ｑｖを引いた風量に等しくなるように、風量Ｑｆと風量Ｑｂと風量Ｑｃと風量Ｑｄと風量Ｑｅを設定する。空気槽排気装置６６の風量Ｑａは風量Ｑｂと風量Ｑｃと風量Ｑｄと風量Ｑｅの合計に等しい。次に、各部屋排気ダクトの圧力損失と風量と実効長と内壁の粗さから内径を算出する。
【００２０】
図３は室内の垂直位置と気圧の関係を示すグラフである。図３の（１）は気密断熱層１３と基礎コンクリート１１で囲まれた室内を示し、仮想ダクト８１と仮想ダクト８２は説明のための仮想的なダクトであり、同じ内径と長さと内壁の粗さを持つ。仮想ダクト８１は室内の最上位部に配置され、仮想ダクト８２は室内の最下位部に配置されている。暖房時、開閉可能な給気ダクト８９が閉じている場合、空気の密度は温度が高くなるほど小さくなるため、室内の気圧Ｐは基礎コンクリート１１に近いほど相対的に同じ水平位置の外部より気圧が低くなり、圧力特性７１で表される。室内の下部の気圧は外部より低いため仮想ダクト８２を通して外気が入り、室内の上部の気圧は外部より高いため仮想ダクト８１を通して室内の空気が排出される。２階の床１８付近の気圧が外部と同じ気圧になるのは仮想ダクト８１と８２が同じ内径と長さと内壁の粗さを持つためである。室内の温度は冷暖房装置９６により常に一定かつ均一に保たれているとする。室内の気圧は、給気ダクト８９を開け、給気ファン９０を駆動し室内に空気を供給することにより圧力特性７２で示したように外部の気圧より高くできる。家の高さが６ｍで、室内の温度が２０度、外気の温度が零下１０度の時Ｐ３は９．０パスカルである。
【００２１】
一方、冷房時、給気ダクト８９が閉じている場合、室内の気圧Ｐは基礎コンクリート１１に近いほど相対的に同じ水平位置の外部より気圧が高くなり、圧力特性７３で表される。室内の上部の気圧は外部より低いため仮想ダクト８１を通して外気が入り、室内の下部の気圧は外部より高いため仮想ダクト８２を通して室内の空気が排出される。室内の気圧Ｐは、給気ダクト８９を開け、給気ファン９０を駆動し室内に空気を供給することにより圧力特性７４で示したように外部の気圧より高くできる。室内の温度が２５度で、外気の温度が３５度の時（Ｐ５−Ｐ４）は２．５パスカルである。暖房と冷房の切替が必要となるがその切替の頻度を切替にヒステリシス特性を持たせて、少なくするのが好ましい。そのために、Ｐ４は２．０パスカル程度に設定するのが好ましい。
【００２２】
室内の気圧が外部の気圧より下がった場合、外気が高気密高断層１３の漏洩により室内に入る。
【００２３】
一方、室内の気圧を高くした場合、気密断熱層１３の漏洩の風量が大きくなる。漏洩は気密断熱層１３の全体に亘り不均一に分布し、各部屋の必要換気量に含められないので、無駄な換気である。従って、室内の気圧を外部より高く保ち、且できるだけ低く保つことが好ましい。
【００２４】
図４は空気槽排気装置６６の１実施例を示す。空気槽排気装置６６は排気ダクト８３と排気口８４と排気ダクト８５とダンパー８６とダンパーコントローラ８７と外気の温度を検出する温度センサ８８から構成されている。ダンパー８６は、ダンパーコントローラ８７と温度センサ８８により、外気温度が設定値１より高くなった場合に開き、外気温度が設定値２より低くなった場合に閉じる。ダンパー８６の開閉の頻度を減らすためにヒステリシス特性を持たせ、設定値１を設定値２より数度高く設定するのが好ましい。ダンパー８６が開いている時、空気槽６１の空気は排気ダクト８３と排気ダクト８５を通して排出される。ダンパー８６が閉じている時は、空気槽６１の空気は全て排気ダクト８３を通して排出され、排気ダクト８３の排気量が大きくなるので排気ダクト８３の圧力損失も大きくなる。従って、室内の気圧Ｐは、空気槽排気装置６６の圧力損失と部屋排気ダクト３２の圧力損失の合計であるので、ダンパー８６の開閉により調整できる。排気ダクト８３と排気ダクト８５の内径と長さを、最も寒い時に室内の圧力が圧力特性７２のようになり、最も暑い時に室内の圧力が圧力特性７４のようになるように、設定する。
【００２５】
例えば、排気ダクト８３と排気ダクト８５の内径と長さを、外気温度が設定値２以下の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より９．０パスカル高くなり、空気槽の気圧Ｐ２が同じ水平線上の外部より８．０パスカル高くなり、外気温度が設定値１以上の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より２．０パスカル高くなり、空気槽の気圧Ｐ２が同じ水平線上の外部より１．０パスカル高くなるように、設定する。この場合、外気温度が３５度で室内の温度が２５度の時、室内の最上部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より２．０パスカル高くなり、室内の最下部の気圧Ｐが同じ水平線上の外部より４．５パスカル高くなり、室内の平均気圧は外部より３．３パスカル高くなる。
【００２６】
一方、空気槽排気装置６６が図４の構成とは異なり、排気ダクト８５が存在せず排気ダクト８３のみの場合、外気温度が零下１０度で室内の気圧を外気の気圧より高く保つためにＰ３を９．０パスカルに設定すると、夏、外気が３５度で室内の気温が２５度の時の室内の圧力は圧力特性７５で示され、室内の平均気圧は外部より１０．２パスカル高くなる。
【００２７】
従って、空気槽排気装置６６に排気ダクト８５とダンパー８６を設けることにより、外気が３５度の時、室内の平均気圧を６８％下げ、気密断熱層１３の漏洩の風量を４３％少なくできる。図４に示された実施例ではダンパー８６が閉じていて外気温度が設定値１の時に室内の平均気圧が最も高く、設定値１が１５度、外気温度が１５度、室内温度が２０度とすると室内の平均気圧は外部より８．４パスカル高くなる。従って、排気ダクト８５を開閉することにより最高の室内の平均気圧を１８％下げることができる。
【００２８】
図４の実施例では空気槽排気装置６６の摩擦抵抗が外気温度により２段階に変わるが、空気槽排気装置６６の摩擦抵抗を外気温度により３段階に変わるようにすることにより、更に、室内の気圧を外部より高く保ちつつ、最高の室内の平均気圧を下げることができる。
【００２９】
図５は同じ圧力損失特性を持つ２本の同じ長さのダクトを示す。例えば、部屋排気ダクト３２の内径は部屋Ｄの必要換気量と部屋排気ダクト３２の実効長と圧力損失と内壁の粗さから算出されるが販売されているダクトの内径は７５ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ等であり、必ずしも一致しない。ダクト９１は要求されたダクトであり、合成ダクト９５は販売されているダクトで合成したダクトである。ダクト９２はダクト９１より内径が大きい販売されているダクトであり、ダクト９３はダクト９１より内径が小さい販売されているダクトであり、ジョイント９４はダクト９２とダクト９３を接続する部品である。ダクト９３の長さを適切に選定することにより、ダクト９５はダクト９１と同じ圧力損失特性を持つようにできる。従って、要求された内径を持つダクトを販売されているダクトで作成できる。
【００３０】
図６は給気ファン４１による給気量が台所や風呂場等に設置された強制排気システムと連動する１実施例を示す。強制排気システムはスイッチ１１５とコントローラ１１１と排気ダクト１１２と排気ファン１１３と排気ダンパー１１４で構成されている。コントローラ１１１は、スイッチ１１５の状態を定期的に読み、スイッチ１１５の状態がオンになった時、排気ダンパー１１４を開け、排気ファン１１３を駆動し部屋Ｄの空気を排出する。排気ファン１１３が駆動された時、給気ファン４１に供給する電圧を高くして給気ファン４１による給気量を排気ファン１１３の排気量だけ増加する。これにより排気ファン１１３が駆動された時、室内の気圧を外部の気圧より高く保つことができる。
【００３１】
コントローラ１１１は給気ダクト３１の内部に配置された風量センサ１１６の出力が給気量の設定値と異なる時、給気ファン４１に供給する電圧を補正することにより給気量を設定値に常に合わせる。
【００３２】
図８は給気ファン４１の静圧ー風量特性と全圧力損失特性の１例を示す。静圧ー風量特性７６は電圧Ｖ１が供給された給気ファン４１の静圧ー風量特性を示し、静圧ー風量特性７７は電圧Ｖ２が供給された給気ファン４１の静圧ー風量特性を示す。全圧力損失特性７８と全圧力損失特性７９は家の全圧力損失特性を示し、家の全圧力損失特性は給気口４３から吹出し口４２までの給気の圧力損失特性と家の排気の圧力損失特性から得られる。給気ファン４１に電圧Ｖ１が供給され、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７８である時、静圧ー風量特性７６と全圧力損失特性７８の交点から給気量Ｑｔと全圧力損失Ｐ６が得られる。
【００３３】
給気ファン４１に常に同じ電圧が供給されている場合、エアフィルタ１０６が目詰まりを起こし、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７９になった場合、給気量はＱｓとなり、給気量が減少する。一方、給気ダクト３１の途中に配置された風量センサ１１６を使用して給気量をコントロールする場合、エアフィルタ１０６が目詰まりを起こし、家の全圧力損失特性が全圧力損失特性７９になった場合、給気量は設定値Ｑｔに保もたれ、給気ファン４１に供給される電圧はＶ２となる。また空気槽排気装置６６の摩擦抵抗を変えた時、家の全圧力損失特性が変わるが、給気量を設定値Ｑｔに保つことができる。更に、強制排気システムを駆動した時、また居住者数が変わった時、給気量の設定値を変えることにより必要な給気量を正確に給気できる。
【００３４】
以上、図示例に基づき説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、例えば、本発明の高気密高断熱住宅の換気システムは中気密中断熱住宅にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
図１  本発明の高気密高断熱住宅の換気システムの１実施形態を示す断面図である。
図２  各部屋の排気ダクトの内径を計算するための図である。
図３  室内の垂直位置と気圧の関係を示すグラフである。
図４  空気槽排気装置の１実施例である。
図５  同じ圧力損失特性を持つ２本のダクトを示す。
図６  給気ファンが強制排気システムと連動する１実施例を示す。
図７  給気ファンの静圧ー風量特性と全圧力損失特性の１例を示す。
図８  従来例の換気システムを示す断面図である
【符号の説明】
【００３６】
１１  基礎コンクリート
１２  外壁
１３  気密断熱層
１４  内壁
１５  屋根
１６  １階の床
１７  １階の天井
１８  ２階の床
１９  ２階の天井
２０、２１、２２  壁
２３  吹抜
３１  給気ダクト
３２、３３、３４、３５  部屋排気ダクト
３６  排気ダクト
３７  仮想排気ダクト
４１  給気ファン
４２  吹出し口
４３  給気口
５１、５２、５３  すき間
６１  空気槽
６２、６３、６４、６５  排気口
６６  空気槽排気装置
７１、７２、７３、７４、７５  圧力特性
７６、７７  静圧ー風量特性
７８、７９  全圧力損失特性
８１、８２  仮想ダクト
８３、８５  排気ダクト
８４  排気口
８６  ダンパー
８７  ダンパーコントローラ
８８  温度センサ
８９  給気ダクト
９０  給気ファン
９１、９２、９３  ダクト
９４  ジョイント
９５  合成ダクト
９６  冷暖房装置
１１１  コントローラ
１１２  ダクト
１１３  排気ファン
１１４  排気ダンパー
１１５  スイッチ
１１６  風量センサ
２０２  外壁
２０３  内壁
２０４  気密断熱層
２０５  通気層
２１１  屋根裏空間
２１８  ルーバ
２１９  アンダーカット
２２０  ダクトファン
２２１  ダクト
２２５  ルーバ
２２６  排気口
Ａ  屋根裏空間
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ  部屋
Ｆ  床下空間
Ｇ  内壁空間
Ｐ  室内の気圧
Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７  気圧
Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ、Ｑｄ、Ｑｆ、Ｑｓ、Ｑｔ、Ｑｖ  風量
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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