JP5336238B2 - 換気装置 - Google Patents

Description

本発明は、換気装置に関する。

家屋内の居住空間は、常に新鮮な空気で満たされることが好ましい。このため、換気や、空気の循環が行われる。

特許文献１（特許第３１９２７４８）には、住宅の風力換気機構が開示されている。この住宅の風力換気機構では、住宅屋根の頂上部分に、風力駆動軸が軸方向に軸受け支持される。この風力駆動軸には、住宅の外側で風車が固設され、住宅の内側で排気ファンが固設される。更に、風力駆動軸の下端には、循環ファンが固設される。排気ファンの一方は屋根裏の通風空間に連通し、他方は大気と連通する。循環ファンは、一方が通風空間に連通し、他方が各室の連通切り替えパイプに連通する。排気ファンと循環ファンの間には、切替バルブが介装される。

特許第３１９２７４８号公報

特許文献１に記載された住宅の風力換気機構によれば、風車の駆動力により排気ファンと循環ファンが回転可能に構成されている。これにより、人口エネルギーの消費をできるだけ抑えて、自然エネルギーにより室内を温度調節することができる。

しかしながら、自然風の向きは一様ではない。風車の回転方向は、風向きに依存する。従って、室内に設けたファン（排気ファンや循環ファン）の回転方向も、風向きに依存する。そのため、ファンの送風方向が風向きに依存してしまい、所望する方向に送風することが困難となる。すなわち、風車を利用した場合には、室内の換気や空気循環を安定的に行うことが困難になる。

そこで本発明の目的は、風力を利用して、安定的に室内の換気や空気循環を行うことができる、換気装置を提供することにある。

以下に、発明を実施するための形態で使用される番号・符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号・符号は、特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態との対応関係を明らかにするために括弧付きで付加されたものである。ただし、それらの番号・符号を、特許請求の範囲に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明に係る換気装置は、一端が家屋（６）の内部に配置され、他端が家屋（６）の外部に配置された軸部材（４）と、家屋（６）の外部で軸部材（４）に連結され、風を受けて軸部材（４）を回転させる風車（１）と、家屋（６）の内部で軸部材（４）に連結され、軸部材（４）の回転により回転するファン（２）とを具備する。風車（１）は、風向きがどのような方向であっても軸部材（４）を一方向に回転させるように構成されている。

この発明によれば、風車（１）が、風向きによらず軸部材（４）を一方向に回転させる。これにより、家屋（６）内に設けられたファン（２）も、風向きによらず一方向に回転する。ファン（２）の回転方向を一方向に制御することができる。風向きによらず、家屋（６）内において、所望する方向に送風を行うことができる。

本発明によれば、風力を利用して、安定的に室内の換気や空気循環を行うことができる、換気装置が提供される。

家屋を示す概略図である。 換気装置の構造を示す詳細図である。 排気空間を示す平面図である。 風車を軸部材が延びる方向から見たときの図である。 第２の実施形態に係る換気装置を示す詳細図である。 第３の実施形態における家屋を示す概略図である。 開閉部材を示す斜視図である。 第３の実施形態におけるファンを示す構成図である。 ファンの変形例を示す構成図である。

（第１の実施形態）
以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る換気装置が取り付けられた家屋６を示す概略図である。

図１に示されるように、換気装置は、風車１と、ファン２と、軸部材４とを備えている。

風車１は、家屋６の屋根上に取り付けられている。風車１は、軸部材４を回転軸として、回転するように設けられている。軸部材４は、下端部（一端）が家屋６の内部（室内）に配置されており、上端部（他端）が家屋６の外部に配置されている。ファン２は、家屋６内の室内換気を行うために設けられている。ファン２は、家屋６の内部で軸部材４に取り付けられている。

図２は、換気装置の構造を示す詳細図である。図２に示されるように、家屋の屋根７には、排気空間２４として、開口が設けられている。軸部材４は、この排気空間２４を介して、室内から家屋の外部へ向かって延びている。図３は、排気空間２４を示す平面図である。図２及び図３に示されるように、排気空間２４の中央部には、ベアリング８が設けられている。ベアリング８は、屋根７に対して固定された支持棒１０に連結されており、これによって屋根７に対して固定されている。図２に示されるように、軸部材４は、このベアリング８により、回転可能に支持されている。また、ファン２は、軸部材４の下端部に、連結部材１０を介して取り付けられている。

上述のような構成により、家屋の外部で風が吹くと、風車１が回転する。風車１の回転に伴い、軸部材４も回転する。軸部材４の回転により、ファン２が、室内から外部へ向かって送風する。ファン２により、室内の空気は、排気空間２４を介して外部へ導かれ、風車１の隙間を通って排気される。このような動作によれば、自然風を利用して室内を換気することができ、換気に人工的なエネルギーを必要としない。自然エネルギーを利用して換気を行うことができ、有利である。

しかし、自然風の向きは一様ではない。そのため、風向きによって、軸部材４の回転方向が変化することが考えられる。軸部材４の回転方向が制御できなければ、ファン２によって常に一方向に送風することも難しくなる。そこで、本実施形態では、風車１の構成が工夫されている。

図４は、風車１を軸部材４が延びる方向から見たときの図である。図４に示されるように、風車１は、複数の風車羽根１１を有している。複数の風車羽根１１の各々は、一端で軸部材４に連結されている。また、各風車羽根１１の他端部は折り曲げられており、風を受ける風受け部１２を形成している。複数の風車羽根１１に対応する複数の風受け部１２は、軸部材４を中心とする円周上に沿って位置している。複数の風受け部１２は、軸部材４を中心とする円の周方向に対して、同じ方向に傾いている。

このような構成を採用することにより、風向きがどのような方向であっても、複数の風車羽根１１は、軸部材４を中心とした同一方向に回転する。その結果、軸部材４も一方向にのみ回転する。軸部材４が一方向にのみ回転するため、ファン２の送風方向を一方向に制限することができる。風向きによらず、室内換気を、風向きによらず安定的に行うことが可能となる。

尚、本実施形態では、ファン２が、室内から外部へ向かって送風するように構成されている場合について説明した。しかし、ファン２が外部から室内に向かって送風するように構成されていてもよい。このような構成とすれば、自然エネルギーを利用して、室内空気を循環させることができる。

（第２の実施形態）
続いて、第２の実施形態について説明する。図５は、本実施形態に係る換気装置を示す詳細図である。本実施形態では、第１の実施形態に対して、排気空間２４が省略されている。ベアリング８は、家屋の屋根面に埋め込まれるように配置されている。その他の点については、第１の実施形態と同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態では、風車１の回転により軸部材４が回転すると、ファン２が、室内に向けて送風を行う。これにより、室内の空気が循環する。冬場などの寒冷期には、室内が外部と連通していると、外部から室内に向かって寒気が入り込むことがある。これに対して、本実施形態では、室内と外部とが連通していないので、外部から室内に向かって寒気が入り込むことはない。そのため、寒冷期に室内空気が低下してしまうことが防止される。また、ファン２の送風は、自然風に依存しているため、その送風量は１／ｆゆらぎに従って変化する。ファン２が１／ｆゆらぎによる送風を行うことで、室内にいる人間は心地よい風を感じることができる。

（第３の実施形態）
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る換気装置が取り付けられた家屋６を示す概略図である。本実施形態では、既述の実施形態に対して、円筒型のダクト５と、開閉部材３とが追加されている。また、ファン２の構成が工夫されている。既述の実施形態と同様の箇所については、その説明を省略する。

ダクト５は、家屋６の上部に設けられている。ダクト５により、家屋６内の居住空間が外部と連通している。風車１は、ダクト１の上方に取り付けられている。軸部材４は、風車１から、ダクト５を通って、室内に延びている。

開閉部材３は、ダクト５に介装されている。図７は、開閉部材３を示す斜視図である。図７には、閉状態における開閉部材３が示されている。図７に示されるように、開閉部材３は、二枚の開閉板３２を備えている。二枚の開閉板３２の各々は、両端部に設けられた支持部材３１を介して、ダクト５に支持されている。二枚の開閉板３２は、軸部材４と直交するように配置されている。二枚の開閉板３２の各々は半円状であり、全体として円形となるように配置されている。これにより、ダクト５が塞がれている。また、各開閉板３２には、軸部材４を通すための開口３３が形成されるように、切り欠きが設けられている。一方、支持部材３１は、ダクト５に対する各開閉板３２の角度が可変となるように、各開閉板３２を支持している。図７中の矢印で示されるように、各開閉板３２を軸部材４と平行にすることにより、ダクト５を開放状態にすることができる。

また、本実施形態では、ファン２が、送風方向を簡単に変えられるように構成されている。図８は、ファン２を示す構成図である。図８に示されるように、ファン２は、複数（本実施形態では２枚）のファン羽根２２を備えている。複数のファン羽根２２の各々は、回転部材２１を介して、軸部材４に取り付けられている。回転部材２１により、各ファン羽根２２は、軸部材４と交差する羽根軸ｃ周りに回転可能である。すなわち、各ファン羽根２２は、軸部材４に対する角度が可変である。この角度を調整することにより、送風方向を、外部へ向かう方向と室内へ向かう方向とで切り替えることができる。また、このような構成を採用することにより、一つのファン２で送風方向を切り替えることができる。ファン２が一つでよいので、ファン２に要するスペースを小さくすることができる。

図９は、ファン２の変形例を示す構成図である。この変形例に係るファンは、複数のファン羽根２１が、着脱部材２３に取り付けられている。着脱部材２３は、軸部材４の下端部に着脱自在に取り付けられる。着脱部材２３は、上下を逆にしても軸部材４に取り付けられるように構成されている。このような構成によれば、着脱部材２３の上下を逆にすることにより、ファン２の送風方向を簡単に切り替えることができる。また、このような構成を採用しても、一つのファン２で送風方向を切り替えることができ、ファン２に要するスペースを小さくすることができる。

続いて、本実施形態に係る換気装置の概略動作を説明する。室内空気を排気する場合には、ダクト５が開放状態に設定される。また、ファン２が、室内から外部に向かう空気流を生成するように、設定される。ここで、風が吹くと、風車１が回転する。風車１の回転により、軸部材４が回転する。軸部材４の回転により、ファン２が回転する。ファン２は、家屋６から外部へ向かう方向に送風する。これにより、家屋６の内部の空気がダクト５を介して外部へ排気され、室内換気が行われる。一方で、室内空気を循環させる際には、風車１の回転により、ファン２が、換気時とは逆方向に送風する。これにより、室内空気が循環する。このような動作によれば、人工的なエネルギーが必要なく、自然エネルギーだけを利用して換気又は空気循環を行うことができる。また、冬場などでは、ダクト５が開放されていると、外気が家屋６の内部に入り込むことがある。これにより、室内の温度が下がってしまう。そこで冬場などでは、空気循環を行う際に、ダクト５が閉じられる。これにより、外気が家屋６内に入り込むことが防止される。加えて、単一のファン２によって、送風方向を切り替えることができるので、ファン２に要するコスト及びスペースの点で有利となる。

以上、本発明について第１乃至第３の実施形態を例に挙げて説明した。但し、これらの実施形態は互いに独立するものではなく、矛盾のない範囲内で組み合わせて使用することも可能である。例えば、第１、２の実施形態のファン２として、第３の実施形態で説明したように送風方向を切り替えるようなものを採用してもよい。また、第１の実施形態の排気空間２４に、排気空間２４の開閉を行う開閉部材を取り付け、室内換気と室内空気の循環とを切り替えるように構成することも可能である。

１ 風車
２ ファン
３ 開閉部材
４ 軸部材
５ ダクト
６ 家屋
７ 屋根
８ ベアリング
９ 支持棒
１０ 連結部材
１１ 風車羽根
１２ 風受け部
２１ 回転部材
２２ ファン羽根
２３ 着脱部材
２４ 排気空間
３１ 支持部材
３２ 開閉板
３３ 開口部

Claims (5)

1. 一端が家屋の内部に配置され、他端が家屋の外部に配置された軸部材と、
   家屋の外部で前記軸部材に連結され、風を受けて前記軸部材を回転させる風車と、
   家屋の内部で前記軸部材に連結され、前記軸部材の回転により回転するファンと、
   家屋の内部と外部とを連通させるダクトと、
   前記ダクト内に設けられ、前記ダクトを開閉する、開閉部材と、
   を具備し、
   前記風車は、風向きがどのような方向であっても前記軸部材を一方向に回転させるように構成され、
   前記軸部材は、家屋の内部から前記ダクトを介して家屋の外部に伸びており、
   前記ダクトの断面形状は、円形であり、
   前記開閉部材は、それぞれが半円状である２枚の開閉板を備え、
   前記２枚の開閉板は、前記ダクトに対する角度が可変となるように、支持部材を介して前記ダクトに支持されており、
   前記２枚の開閉板は、閉状態のときに、前記軸部材と直交し、全体として円形となり、前記軸部材を通す為の開口を形成し、開状態のときに、前記ダクトと平行になるように、支持部材を介して前記ダクトの壁面に支持されている
   換気装置。
2. 請求項１に記載された換気装置であって、
   前記風車は、前記軸部材を中心とする円周に沿って並ぶ複数の風受け部を備え、
   前記複数の風受け部は、前記軸部材を中心とする円方向に対して同じ方向に傾いている
   換気装置。
3. 請求項１又は２に記載された換気装置であって、
   前記ファンは、前記軸部材に取り付けられた複数のファン羽根を備えており、
   前記複数のファン羽根の各々は、前記軸部材と交差する羽根軸周りに回転可能となるように、前記軸部材に取り付けられている
   換気装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載された換気装置であって、
   前記ファンは、
   前記軸部材に着脱自在に取り付けられる着脱部材と、
   前記着脱部材に取り付けられた複数のファン羽根とを備え、
   前記着脱部材は、上下を逆にしても前記軸部材に取り付けられるように構成されている
   換気装置。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載された換気装置であって、
   更に、
   前記家屋の屋根面に対して固定されて取り付けられたベアリング
   を具備し、
   前記軸部材は、前記ベアリングにより支持されている
   換気装置。

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