(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各居室から空気を吸い込んで排気するための換気扇と、
各居室内に設けられ該居室に外気を供給するための開度が制御可能なモータダンパ付の給気口と、
前記換気扇によって各居室から吸い込まれ排気する空気を屋外に送る排気ダクトと、
各居室内に設けられ室温を検出して前記モータダンパを動作させるサーモスタットと、
換気を行うとき操作される換気スイッチと、前記モータダンパからの開閉信号と前記換気スイッチからの入切又は強弱信号を入力とし、これらの入力の組み合せに応じて、前記換気扇の風量を制御する制御装置と
を備え、前記制御装置により、前記入力の組み合せに応じて予め定められた手順に従って前記換気扇の風量を制御する住宅用換気システムにおいて、居室内に室内温度を検出するためのセンサを設けると共に、前記モータダンパ内に外気温度を検出するためのセンサを設け、前記各センサからの出力信号を前記制御装置に入力し、前記制御装置は、室内温度と外気温度の検出に応じて前記換気扇の風量を制御すると共に、室内温度と外気温度がある一定の範囲にあるときに、在室者に対して、窓を開けて自然換気を行なうことを推奨する信号を発することを特徴とする換気システム。
【請求項２】
前記モータダンパは、前記制御装置からの開度制御信号を受け入れて動作し、前記制御装置は、前記換気扇の風量制御値が前記換気スイッチからの入切又は強弱信号の組合せに応じて決められた一定値以上の場合に、前記モータダンパに対して全開信号を発して、全モータダンパを全開にするように制御してなる請求項１記載の換気システム。
【請求項３】
前記制御装置に、換気扇の制御出力をワンタッチで切り換えることができるスイッチを設けたことを特徴とする請求項１記載の換気システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、集合住宅などの住宅の換気システムに関し、サニタリー用の排気形換気扇を住戸内の全体換気用としても使用する場合に、各居室の外気取り入れ量と、換気扇の排気風量とを自動的に決めることにより、住戸内の換気を確実に行うことが出来、また、不要な換気を行わないことにより、換気に伴う各種の負荷の発生を最小限に抑制し、省エネや室内空気質の改善が効率よく出来るようにする住宅用換気システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、住宅、例えば集合住宅の換気システムとしては、次のようなものがある。すなわち、各居室の外気に面した壁面に、屋外から外気を取り入れるための給気口（自然給気口）を設け、バス、トイレなど、サニタリー系の排気のためのダクト用換気扇を小風量で常時運転して、各居室から廊下などを経由してサニタリー系への空気の流れを造り出し、これをもって住戸全体の換気を行う、いわゆる常時小風量換気システムがあった。このような換気システムでは、室温や室内空気質など各居室の様々な条件によって変化する物理化学的な要求換気量などにはかかわりなく、常時一定の風量で、全室の同時換気が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記、従来の方法では、各居室ごとの室温や室内空気質などの物理化学的見地から、本当に必要な換気量の大小にかかわりなく、一定の量の換気が行われてしまう。すなわち、室温が高く多量の換気を必要とするときには換気量が不足し、また、低温のときには換気量が過大となってしまう。換気量が過大のときには、換気扇の運転に伴って費消される電力が無駄になる部分が大きい。また、換気は屋外の空気が直接室内に入ってくることになるので、室内を冷暖房しているシーズンには、これらの外気の侵入は、冷暖房の負荷となって、冷暖房に要するエネルギーが余計に消費される。
【０００４】
このような常時小風量換気システムを使用している住宅では、使用していない部屋の換気を行うのは、電気の無駄であると考え、換気扇自体の電源を切ってしまう入居者もおり、本来の換気システムとしての機能を果たせない状態になっているケースもある。また、夏季などで夕方や夜間に外気温度が低くなっているにもかかわらず、換気量が少ないために室内に熱がこもって、高温となってしまう場合もある。さらに、夏季等の高温時において、建材や家具などからの化学物質の放散量が増加する場合にも対応できない。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、住居内の確実な換気を行うと共に、不要な換気を抑制し、かつ必要なときには風量を増加させることによって、快適でかつエネルギー消費を抑制した換気システムを提供しようとする。
【０００６】
また、従来の２４時間連続運転を前提とした常時換気方式では、春や秋などの中間季や、夏季の夜間などで、自然換気に適した温度条件になっているにもかかわらず、長時間室内に居る居住者がその外気温度変化に気付かず、換気扇を使用した機械換気を行なっているという状態もあった。
【０００７】
本発明の他の目的は、このような状態を改善することにあり、具体的には、自然換気に適した状況下において、居住者にそのことを知らせて、機械換気を止めて自然換気を行う様に促すことにより、無駄なエネルギーを消費しない、自然の恵みを生かした換気システムを提供しようとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題に鑑みなされ、その請求項１は、各居室内に室温により動作するサーモスタットを設け、このサーモスタットにより、当該居室に外気を供給するための給気口に設けたモータダンパの開度を制御するようにすると共に、当該モータダンパの開度信号とサニタリー換気スイッチからの入切又は強弱信号とを入力とし、これらの入力の組み合わせに応じて、換気扇の風量を制御することを特徴とする省エネルギー及び室内空気質に配慮した制御手段を採用した。
【０００９】
さらに、その住戸全体の室温を代表する居室、例えばリビングルームに前記サーモスタットとは別に室温センサを備え、また前記モータダンパ内で常時外部より供給される空気にさらされる位置に外気温度センサを設ける。そして、この代表室内温度値と、外気温度値と、その偏差とが、予め定めてある範囲内に入ったときに、在室者に対してランプ点灯などの手段によって、自然換気に適した温度状態であることを知らせ、機械換気を中止して、窓開け換気を行うように勧めるものである。
【００１０】
これは例えば、夏季の夜間などで、室内に熱がこもって高温の状態になっているが、屋外は気温が下がって室内よりも低くなっているときなどに、窓を開けて屋外の冷気を室内に取り入れることによって、不要な冷房を停止するものであり、いわゆる外気冷房を行なうことによって、エネルギー消費の抑制や室内空気質の改善を行うものである。このような方法は、集合住宅などで常に窓を閉め切って少量の機械換気に頼っていると、外気温度変化など自然の状態が体感出来ず、ついエアコンなどの機械的な冷房手段に頼ってしまいがちな状態の改善に役立つものである。
【００１１】
本発明は、例えば、浴室とトイレの同時使用のときには、サニタリー換気スイッチにより最大量の換気風量要求が出ることになり、これに対応して換気扇も最大風量で排気運転することになる。このようなとき、例えば、サニタリー系の排気に対応した給気を、各居室のモータダンパ付きの給気口に頼っている換気システムの場合、当該モータダンパの開度が全て最小開度状態であると、排気量に見合った給気量を当該給気口から取り入れるには、開口面積が不足する場合がでてくる。給気経路の開口面積不足は、屋外の大気圧に対して室内がマイナス圧力になる所謂、室内外差圧の増大を招き、玄関扉の開閉困難、サッシの笛鳴りなどのトラブルを引き起こす。
【００１２】
本発明は、このような状態の発生を回避するために行なう手段を示すもので、換気扇の風量制御装置が、当該換気扇に対して一定以上の大風量換気を行なわせる場合に、同時に各居室のモータダンパに対して強制的に全開とするように信号を発し、給気口を最大開度とすることにより、室内外差圧の増大を抑制する。
【００１３】
本発明は、厨房系を含めた住戸全体の給気、排気のバランスに関するものである。例えば、厨房系の換気に、排気のみを行なうレンジフードファンと、排気によって生じた室内のマイナス圧によって外気を取り入れる自然給気口とによって行なう所謂第３種換気方式を採用した場合、居室系の換気を受け持つ常時換気システムとの協調制御が必要になる。厨房系を第３種換気方式とした場合、一般に、厨房系の給気は、専用の給気ダクトを屋外の外気取入口から直接台所の給気口に接続して給気する、独立した経路により行なわれる。このダクト及び給気口は、レンジフードファンの排気量に見合う給気を通過させるために、十分な断面積及び開口面積を有したものを設置するが、室内外差圧を利用して室内に外気を取り入れる点で、前記常時換気システムと同じ原理を利用している。
【００１４】
１住戸内の室内外差圧は、その発生させる要因が何であろうとも、住戸全体に影響を及ぼす。具体的には、台所用レンジフードファンを運転して排気しても、その排気量に見合う給気は、厨房の給気口からその全てが供給されることはなく、各居室のモータダンパ付きの給気口からも、その一部を引っ張るカタチで給気が行なわれる。これは、台所用レンジフードファンが、燃焼廃ガスの排出のために大風量で排気していることに関係しており、一般に住戸全体の常時換気に必要な風量の３〜４倍に相当する風量で、レンジフードファンが運転されていることによる。
【００１５】
また、臭い、油脂分の飛沫などを含む厨房内の空気が、他の居室に漏出することを防ぐために、厨房専用の給気口は、排気量に比べて少なめの風量を給気するようにその大きさなどが考えられており、その差に相当する分の給気量は、居室系から廊下などを通して供給される。これにより、居室系から厨房排気系へという空気の流れを造り出している。このような換気方式の場合、厨房用レンジフードファンが運転されたときに、居室系の給気口が最小開度の状態にあると、給気口の通過風速が増大することにより給気口自体から笛鳴りなどの不快な騒音を発生する。
【００１６】
本発明は、このような状態の発生を回避するために行なう手段を示すのもので、厨房用レンジフードファンを運転したときには、換気扇の風量制御装置により、各居室のモータダンパに対して強制的に全開とするように信号を発し、給気口を最大開度とすることにより、室内外差圧の増大を抑制し、かつ給気口からの騒音発生を抑制する。
【００１７】
本発明は、居住者の年齢、身体状況など様々な要因によって異なる換気量の可変要求に応えるものである。例えば、室内空気質においても居住者の中に喫煙を行なう者がいる場合、居住者の増加による二酸化炭素の増加の場合、家具や開放型ストーブによる有害化学物質の発生など、常時換気の風量そのものを全体的に増加させたいと考えたとき、従来の常時換気システムでは風量が固定されており、増加させる手段がなかった。
【００１８】
また、建物の新築後１0 数年が経過し、建材や家具からの化学物質の放散が減少したり、家族構成が変化して居住者が減ったとき、換気量を減少させたいと考えたときにも手段がなく、電源を落として換気そのものを停止してしまうことも考えられる。
【００１９】
このような居住者の意志による換気量可変要求に応えるもので、その方法は、換気扇の風量制御装置にシステム全体の換気量を全体的に増加または減少させるステップアップ、ステップダウンの機能を持たせ、その切り換えを制御装置表面に設けた簡単なスイッチにより、ワンタッチで行ない得るように構成したものである。
【００２０】
これにより、例えば居住者が減少したときには、換気風量を全体的に減少させることができ、適正な換気量にすることができ、換気に伴うエネルギーロスを抑制することができる。また、居住者が増加した場合あるいは喫煙者の居住などの場合には、換気風量を全体的に増加させ、必要な換気量を確保することができる。この機能は、転勤、引っ越しなどにより居住者が変わる場合にも効果があり、新居住者の家族構成などに対応した適正な換気量にワンタッチで合わせることができ、換気システムのリフォームが最小限で済むなど、不動産としての住戸の流通性の向上に役立つ。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の具体例を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る住宅用換気システムの実施の形態を示す図である。１は、住戸全体の換気と、サニタリー系の換気を行う中間取り付け形ダクト換気扇で、トイレ、浴室、洗面所などのサニタリー系の換気を行うときには、それぞれの入口扉横に設けた各スイッチ、具体的にはトイレ換気スイッチ５、浴室換気スイッチ６及び洗面所換気スイッチ７を操作することにより運転することが出来る。この換気扇１は、トイレ、浴室、洗面所の各排気口２、３、４から、それぞれの部屋の空気を吸い込んで排気するもので、浴室の使用時には、浴室内の水蒸気や湿気を排出し、トイレ使用時には、トイレ内の臭気を、そして洗面所の使用時には、洗面所の水蒸気や湿気を排出する。サニタリー系各室から吸い込まれた空気は、換気扇１によって排気ダクト８を通して送られ、バルコニーに設けられたペントキヤツプ９から屋外に排気される。
【００２２】
図１で、記号ＢＲ．１〜ＢＲ．３はベッドルーム１〜３を表し、記号ＬＤはリビングダイニングルームを表す。図１の住戸例は、ベッドルームがＢＲ．１〜ＢＲ．３までの３室、リビングダイニングがＬＤの１室で計４室の居室をもつ住宅である。これら居室には、それぞれ外気を取り入れるための換気口と、室温を検出して動作するサーモスタットを備えている。また、換気口には、室内側にある給気口の開度を切り換えるためのモータダンパを備えている。
【００２３】
ＢＲ．２で、１６は室内側に設けるモータダンパ付きの給気口、１５は当該給気口と一対をなす屋外側のペントキヤツプで、室内側の給気口１６と屋外側のペントキヤツプ１５とで換気口を形成する。また、１７はサーモスタットで、給気口１６に内蔵のモータダンパを動作させる。サーモスタット１７は、給気口１６内のモータダンパに配線接続され、そこから更に、換気扇１の制御を行なう制御装置であるメインコントローラ１０に接続される。
【００２４】
ＢＲ．１で、２２は室内側に設けるモータダンパ付きの給気口、２１は当該給気口と一対をなす屋外側のペントキヤツプ、２３はサーモスタットで、給気口２２に内蔵のモータダンパを動作させる。ＢＲ．３で、１９は室内側に設けるモータダンパ付きの給気口、１８は当該給気口と一対をなす屋外側のペントキヤツプ、２０はサーモスタットで、給気口１９に内蔵のモータダンパを動作させる。ＢＲ．１及びＢＲ．３においても、それぞれＢＲ．２と同様に、サーモスタット２３及び２０は、給気口２２及び１９の内のモータダンパに配線接続され、そこから更に、換気扇１の制御を行なう制御装置であるメインコントローラ１０に接続される。
【００２５】
ＬＤで、１２は室内側に設けるモータダンパ付きの給気口、１１は当該給気口と一対をなす屋外側のペントキヤツプ、１３はサーモスタットで、給気口１１に内蔵のモータダンパを動作させる。ＬＤにおいても、ＢＲ．１〜ＢＲ．３と同様に、サーモスタット１３は、給気口１２内のモータダンパに配線接続され、そこから更に、換気扇１の制御を行なう制御装置であるメインコントローラ１０に接続される。
【００２６】
また、ＬＤで使用するサーモスタット１３には、室内外の温度条件が自然換気に適した状態になつたときに、居住者に対して自然換気を促すための、自然換気お勧めランプ１4 を備える。そして、このサーモスタット１３には、給気口１２内蔵のモータダンパを動かす為のサーモセンサとは別に、独立した室内温度センサを備え、ここで検出したＬＤ内の室温情報をメインコントローラ１０に送る。ＬＤの給気口１２には、外気の温度を検出するための温度センサを備え、ここで検出した外気温度情報をメインコントローラ１０に送る。
【００２７】
常時換気システムでは、窓を開けて自然換気を行っている時を除いて、常時、住戸内全体換気の為の換気扇１が運転されており、風量の大小はあるものの、常に給気口から外気が室内に取り入れられている。従って、この給気口内に温度センサをセットすることによって、外気の温度を検出することができる。
【００２８】
メインコントローラ１０には、サニタリー系各室の換気スイッチの入切、強弱の設定状態を受け入れる入力端子を備える。この入力端子には、トイレ換気スイッチ５、浴室換気スイッチ６、洗面所換気スイッチ７の各スイッチからの配線が接続され、各スイッチの操作状態を常にモニタしている。また、メインコントーラ１０には、各居室の給気口のモータダンパの開度情報を受け入れる入力端子を備える。この入力端子には、ＢＲ．１の給気口２２、ＢＲ．２の給気口１６、ＢＲ．３の給気口１９及びＬＤの給気口１２にそれぞれ備えたモータダンパからの配線が接続され、モータダンパの開度状態を常にモニタしている。
【００２９】
メインコントローラ１０は、各居室の給気口のモータダンパの開度、サニタリー系の各換気スイッチの状態、ＬＤの給気口で検出した外気の温度及びＬＤのサーモスタットで検出したＬＤ室内の温度に応じて、予め定められた手順に従って換気扇１の風量、各居室の給気口に設けたモータダンパの開度を制御する。
【００３０】
次に、この換気システムの動作を説明する。定常状態においては、ＢＲ．１、ＢＲ．２、ＢＲ．３及びＬＤの給気口に設けたモータダンパは、最小開度になっており、この開度状態はメインコントローラ１０に送られ、換気扇１の風量をこれらに見合った風量に設定して運転する。このときの設定風量は、予めメインコントローラ１０内に記憶されており、通常は最低風量での運転となる。
【００３１】
次に、例えば、ＢＲ．２の室温が上昇した場合、サーモスタット１７で検出した室温が、予めサーモスタット１７に設定された温度値を超えると、サーモ接点がＯＮになり給気口１６内のモータダンパを作動させて開度を大きくする。各居室のサーモスタットは、検出した室温が、設定温度を超えるとＯＮ出力するように動作するものを用いる。
【００３２】
ＢＲ．２の給気口１６内のモータダンパ開度が大となった情報は、メインコントローラ１０に伝えられ、メインコントローラ１０は、予め定められた手順に従って、換気扇１の風量を、モータダンパ１台の開度が大となった状態に見合うように増大させる。ＢＲ．１及びＢＲ．３、並びにＬＤのサーモスタット及び給気口内モータダンパも同様に、作動する。
【００３３】
メインコントローラ１０は、これらの各居室のモータダンパの開度状態の組合せに応じて、換気扇１の風量を決定して制御する。例えば、ＢＲ．１、ＢＲ．２、ＢＲ．３及びＬＤ各々のモータダンパの開度が全て大となつたときには、換気扇１は最大風量で運転するように制御される。これらの入力の組合せに応じて、換気扇１の風量をどのように制御するかは、予めメインコントローラ１０内に記憶させておく。
【００３４】
従来のように、各給気口に開口度合いを切り換えるためのモータダンパが備えられない換気システムでは、換気扇１の風量を増大させると、各居室の給気風量は同じ割合で増大し、給気量の増加を必要としない部屋の換気量も増えてしまう結果となってしまい、快適性と省エネルギーの観点から好ましくない状態となる。本発明によれば、各居室の室温が変化した場合には、温度が上昇した部屋のみ給気口のモータダンパ開度を大きくして、その部屋への給気量を増大させ、かつ、その部屋の給気量の増大分に見合う風量を、換気扇１の排気風量を増やすことによって賄うことができる。従って、各居室ごとに換気風量を変化させる、個別制御ができる。
【００３５】
次に、サニタリー系の換気スイッチが操作された場合の動作を説明する。今、例えば、トイレ換気スイッチ５が操作された場合、その情報はメインコントローラ１０に伝えられる。メインコントローラ１０は、ＢＲ．１、ＢＲ．２、ＢＲ．３及びＬＤの各居室系の給気口のモータダンパ開度情報と、浴室換気スイッチ６及び洗面所換気スイッチ７の操作状況とを組合せて、換気扇１の風量を決めて運転する。また、前記手順で決められた風量値が、一定値を超える風量になった場合、メインコントローラ１０は、各居室の給気口モータダンパに対して全開となるように信号を送り、全ての居室給気口モータダンパを、各室サーモスタットの状態にかかわりなく強制的に全開にする。
【００３６】
これは、風量の増大に見合う給気経路を確保するためで、給気モータダンパを全開にすることで、十分な開口面積を得る。近年、建設されている住宅は、省エネルギーを図るため住戸の気密性が高められており、室内空気を換気扇により排気しようとすれば、それに見合う量の空気を屋外から室内に取り入れるための、十分な開口面積をもつ給気口が必要とされる。もし、十分な開口の給気口がないと、住戸内が屋外に比べて異常なマイナス圧になり、玄関扉の開閉困難、トイレのトラップ封水の破れ、サッシの笛鳴りなどの異常現象が発生し、著しく住戸の居住性能を損ない、とても住んでいられない状態となってしまう。
【００３７】
この機能は、これに対応するためで、例えば、サニタリー系では必要換気量が最も多い浴室と、トイレを同時に使用する場合などでは、各居室の常時換気風量と合わせると、かなりの大風量排気が必要になる。このようなときに、本発明のように各居室の給気口開口面積を広げてやれば、十分な給気経路の確保となり、室内が異常なマイナス圧になることもなく、給気と排気のバランスのとれた換気を行うことができる。
【００３８】
以上のように本発明では、トイレ、浴室、洗面所などのサニタリー系の排気の為の換気扇を設け、前記サニタリー系各室に設けた換気スイッチにより運転切換を行なえるようにする。リビングルーム、寝室などの各居室内に、室内温度を検出して動作するサーモスタットと、該居室に外気を取り入れるための開度切換え可能なモータダンパ付給気口を設け、サーモスタットによりモータダンパの開度を切り換える。前記リビングルームには室内温度検出用センサを、また別途外気温度検出センサを設ける。各居室からのモータダンパの開度信号、サニタリー換気スイッチの入切又は強弱の状態信号、リビングルーム室温センサからの信号及び外気温度センサからの信号を入力とする制御装置を設け、この制御装置により、前記入力の組み合せに応じた換気量制御信号を出力し、換気扇の風量を制御して、所定の換気量を得る。また、室内温度及び外気温度の状態に応じて、前記制御装置から信号を発してランプなどを点灯させ、入居者の判断により換気扇の運転を停止して窓を開け、自然換気を行うように勧める。
【００３９】
本発明は、このような構成により、住宅の内外の温度条件、トイレ、浴室、洗面所などの使用状態に応じて換気量を自動的に設定して換気扇を運転し、機械換気不要時には、入居者に対して自然換気を行うようにシグナルを発して、省エネルギー及び室内空気質の改善などを計る住宅用換気システムを得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る住宅用換気システムの実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
１…換気扇、２…トイレ排気口、３…浴室排気口、４…洗面所排気口、５…トイレ換気スイッチ、６…浴室換気スイッチ、７…洗面所換気スイッチ、８…排気ダクト、９、１１、１５、１８、２１…ペントキヤツプ、１０…メインコントローラ、１２、２２…給気口、１３、１７、２０、２３…サーモスタット、１４…自然換気お勧めランプ、１６、１９…給気口、
【図１】
0003886395.tif 000002