JP2004069129A

JP2004069129A - 空気循環パネル

Info

Publication number: JP2004069129A
Application number: JP2002227048A
Authority: JP
Inventors: Nobumasa Watanabe; 渡辺信正; Masao Sekiguchi; 関口正男
Original assignee: Waki Seisakusho KK
Current assignee: Waki Seisakusho KK
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】室内空気を効率よく循環させて室内気温の均一化を図ること、不要な室内空気を外部に排気できるようにすること、屋外輻射熱、室内顕熱を循環空気に熱交換して室内空気環境を均一に保つことができる空気循環パネルを提供する。
【解決手段】建築構造物の壁体の機能を持つ空気循環パネルであって、前記空気循環パネルは前面板１と背面板２とによって形成された通気路を有し、前記前面板１および背面板２の上部および下部には前記通気路に連通する開閉自在な開口を形成し、さらに前記通気路には送風機９を配置し、また前面板１および背面板２は熱交換機能あるいは蓄熱機能を有する板で構成したことを特徴とする空気循環パネル。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、オフィスなどにおいて好適に使用される空気循環パネルに関するものであり、特に室内空気を効率よく循環させて室内気温の均一化を図ること、不要な室内空気を外部に排気できるようにすること、屋外輻射熱、室内顕熱を循環空気に熱交換して室内空気環境を均一に保つことができる空気循環パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建物内に設けられる室内空間の上下温度差は想像している以上に大きい。例えば冷房していない夏期においては３〜５°Ｃ程度であるが、冷房を行うと床面と天井面の温度差は１０°Ｃ程度まで変化し、床付近が冷たく天井面付近が暑いことになる。また、冬期に室内暖房を行うと、暖房の種類で異なるが、床面と天井面では１５°Ｃ前後の温度差になることも決して珍しくない。このようなことから、室内空気温度を均一に近い状態に保ことは省エネルギー的にも、快適環境を維持する上でも重要であり、こうした観点から室内空気循環器（一般にサーキュレーターと呼ばれている）が広く販売されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の室内空気循環器は、室内空気を循環させることのみを目的とするものであり、室内内壁に後付けするタイプになっていて、空気循環効率は決してよいとは言えない。この事は空気自身に浮力がある理由による。
【０００４】
そこで本発明は、前面板および背面板によって通気路を形成し、その通気路に開閉自在な開口を形成し、さらに前記通気路には送風機を配置し、また前面板および背面板は熱交換機能あるいは蓄熱機能を有する板で構成した空気循環パネルを提供することにより、上記問題点を解決することを目的とする。
本発明では、例えば冬期においては前面板の上部開口から吸引した空気を背面板で吸収した太陽熱によって温め、温めた空気を前面板の下部開口から室内に放出する。また夏期においては室内の高温空気を前面板の上部開口から吸引し、背面板の下部開口から室外に放出し、室内温度の上昇を防ぐことができる。このため本発明では、一年を通じて建築物の省エネルギーを実現することができ、快適な室内環境を維持することができる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明が採用した技術解決手段は、
建築構造物の壁体の機能を持つ空気循環パネルであって、前記空気循環パネルは前面板と背面板とによって形成された通気路を有し、前記前面板および背面板の上部および下部には前記通気路に連通する開閉自在な開口を形成し、さらに前記通気路には送風機を配置し、また前面板および背面板は熱交換機能あるいは蓄熱機能を有する板で構成したことを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記開口には開口部の開閉手段が配置されていることを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記空気循環パネルは建築構造物の室内と室外、あるいは室内を区画する壁体であることを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記空気循環パネルは高さ２２００ｍｍ，幅８００ｍｍ、厚さ１４０ｍｍの基本形からなることを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記空気循環パネルは建築構造物の強度パネルとしての機能を有することを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記開口部にはフィルターを設置することにより循環空気の清浄機能を有することを特徴とする空気循環パネルである。
また、前記空気循環パネルを外壁として使用する際に、背面板には断熱機能を付与することを特徴とする空気循環パネルである。
【０００６】
【実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明すると、図１は本実施形態に係る空気循環パネルの正面図、側面図、平面図であり、図２は住宅の柱と柱の間に本空気循環パネルを配置する様子を示す斜視図、図３（イ）は冬期の空気循環パネルの作用の一例を示す説明図、（ロ）は夏期の空気循環パネルの作用の一例を示す説明図、図４は空気循環パネルを使用した部屋内における床から３０ｃｍ毎に高さを変化させた温度測定点を示す図、図５は図４における温度測定点での温度の変化を示す図である。
【０００７】
図１において空気循環パネルＰは、前面板（室内側板）１、背面板（室外側板）２、左右側面板３、４、上下板５、６の６面からなる内部が中空（空気の通気路）となっている箱型の形状をしており、この空気循環パネルＰは図２に示すように日本に於ける標準住宅の柱と柱の間に収納することができるように高さ２２００ｍｍ、幅８００ｍｍ、厚み１４０ｍｍを基本形として鉄板等により形成されている。また空気循環パネルＰ自体が建物の壁の一部を構成する強度部材としての機能を果たすべく強固に製作されている。
【０００８】
空気循環パネルＰの前面板１の上部および下部には空気が流通する上部開口７、下部開口８が形成れており（必要に応じて背面板の上部および下部にも同様の開口を形成することができる）、一方の開口には空気を流通させるためのファン（クロスフローファン等）９と、必要に応じて開口を塞ぐことができる扉（不図示）等が配置されている。前記ファン９は空気流れの方向を変えることができる機能をもっていることが望ましく、場合によっては正流方向のファンと逆流方向のファンを二個組み合わせて使用することもできる。また少なくとも室内への空気の吹き出し側の開口には必要に応じて空気清浄化のためのフィルター（図示せず）を配置することができる。このフィルターの取り付け位置は開口のみならず、流通する空気の清浄化が行える箇所であれば空気の通気路内の適当な位置に配置することもでき、またフィルターは洗浄あるいは交換できるものを使用することが望ましい。
なお、開口は前面板の上下部のみ、あるいは前面板および背面板の上下部に形成したりすることができるが、開口をどこに形成するかは、空気循環パネルＰの用途に応じて設計時に自由に選択することができ、また、使用せぬ開口は蓋等により塞ぐことができる構成となっている。
【０００９】
開口に配置するファン９は、図示せぬ温度センサ、マイコン等により従来の空調機器と同様に室内温度に合わせて制御されることになる。この空気循環パネルでは、センサーからの情報によりファン９の回転数をマイコン等により制御しながら作動させると、上部開口７から室内空気を吸引し、下部開口８から室内に空気を流すことができ、あるいは、ファン９の作動状態によっては下部開口８から空気を吸引し、上部開口７から室内に排出することができる構成となっている。
【００１０】
前面板１および背面板２には熱交換機能さらには蓄熱機能を持った板を使用しており、空気循環パネルＰの内部を通過する空気と熱交換ができるようになっている。
ここで前面板１および背面板２の構成を更に詳細に説明すると、
前面板１は、アルミ等の熱伝導率の高い材料で形成され、さらに望ましくは中空内部側の壁面（通路側壁面）に熱交換用のフィンを備えており、室内の空気が空気循環パネルＰ内を通過する時に内部に備えたフィンに接触しながら熱移動して、冬季暖房中であれば前面板が暖められて、そこから放射熱が放射され、より暖房効果が高まる構成となっている。また、夏期冷房中であれば室内側の冷気によって前面板は冷やされ、ここから冷放射（周辺の熱がここに吸収されることを表す）して、より冷房効果が高まる。
【００１１】
なお、前面板の材料は、上記のようにアルミ等の熱伝導率の大きいものの他に、暖まった前面板の熱エネルギを蓄熱し、冷えた前面板の冷蓄熱には熱容量の大きな物質（例えば石膏ボード、木材）等も使用することができる。また、実際に建築現場で使用する材料としては、空気循環パネルを使用する部位に応じて、それに相応しい材料を適宜選択して使用する。
【００１２】
背面板２は日射吸収して温度上昇し、その熱が循環空気を加熱できる材料であることが望ましく、この点から背面板の材質は、太陽の直達日射を効率良く吸収することができる黒色塗装のアルミ材等、熱伝導率の大きい材料を使用する。このような背面板を使用すると、背面板が日射吸収して温度上昇し、その熱により循環空気を加熱することができる。しかしこのような材料を、外気に対して剥き出しに使用した場合には、循環空気温度は、外気の温度に敏感に影響を受けことになり、特に冬季の夜間については背面板から熱が逃げることになる。したがって、冬季には必要に応じて、夜間に背面板からの熱の拡散を防止するために屋外側に断熱パネルを設置して冷却を防止することが必要となる。
【００１３】
なお、断熱の方法としては、循環パネルを一対設置すれば、冬季の夜間や曇天の時には、一方だけ運転し、背面板から冷却する虞のあるパネルの運転を中止して開口部を閉じて空気を遮断することによって防止できる。またもう一つの解決方法は、背面板の外側、即ち外壁側に２ｃｍ程度の空気層を設けて日射透過率の大きいガラスやポリカーボネイト等の板を設置し、これによって日射を吸収しながら、夜間での冷却を大きく防止できる。
【００１４】
また北側の日射の影響を受けない場所に設置する背面板は、断熱処理をしない場合、夏期に夜間の温度が低下している時に本パネルを稼働すると、背面板から室内の熱が放熱できることになり、夏期の補助的冷房効果が期待できる。
このように背面板を熱処理するかしないかは求める性能や効果によって大きくことなり、これらは、空気循環パネルを設置する場所、状況等により設計時において適宜選択することになる。
【００１５】
この空気循環パネルＰは、図３（イ）（ロ）に示すように一例として建物の室内、室外を区画する外壁として（特に太陽が当たる外壁面の一部として）配置する。この場合背面板２が室外に露出し、また前面板１が室内に露出するように配置する。
【００１６】
このように配置した空気循環パネルによれば、冬期においては（イ）に示すように背面板２では太陽熱を吸収し、その熱を空気循環パネル内の空気と熱交換する。この時、ファン９を作動して前面板１の下部開口８から室内下部に滞留する冷たい空気を吸引し、空気循環パネル内で熱交換によって空気を温め、温めた空気を前面板１の上部開口７から室内に排出する。こうすることにより室内の温度を全体的に均一に維持することができ、また、暖房等のエネルギ消費を少なくすることができる。空気循環パネル内に流す空気はファンの制御により連続的に流してもよいが、断続的（たとえば空気循環パネル内で熱交換が行われる時間毎にバッチ式）に行うことも可能である。
【００１７】
また、夏期には、（ロ）に示すように前面板１の上部開口７を開け、背面板２の下部開口１０を開けて、ファン９を作動すると、室内上部に滞留する温まった空気を前面板１の上部開口７から吸引し、背面板２の下部開口１０から室外に排出することができる。この結果、室内空気の循環がよくなり、冷房効果もあがり、冷房等のエネルギ消費を少なくすることができる。
なお空気循環パネルは外壁として使用するだけでなく、部屋と部屋を仕切る界壁として使用することができることは当然である。この場合背面板の断熱は不要であり、断熱しないことによって空気循環パネルの前面板、背面板に熱移動し、熱環境の均一化に寄与する。
【００１８】
図４、図５に本空気循環パネルＰによる温度上昇を測定した実験結果を示す。実験は、パネルの前面板に図４に示すような測定点を定め、ファンを非作動状態から、作動状態へと切り換えた時の温度変化を測定する。この測定結果を示す図５のグラフから明らかなように、ファンを作動させた時に、風速にもよるがパネル前面の温度は均一化され、暖房効率がよくなっていることが判る。
【００１９】
以上本発明の実施形態を説明したが、上述した空気循環パネルは建物の強度部材を兼ねたものとするために、鉄板（鋼板）等で構成しているが、木製、合成樹脂製、あるいは金属と他の材料との組み合わせで製作しても構わない。また前面板および背面板に形成する開口は使用目的に合わせて、前面板のみに設けたりすることもできる。この場合前面板および背面板の上部および下部に予め開口を形成しておき、空気循環パネルを設置する場所に合わせて不要な開口を塞ぐことなどで対応することができる。背面板、前面板の材質、構造は使用する部位に合わせて適宜選択できることは当然であり、また背面板の外側に断熱材するか否かについても空気循環パネルを使用する部位に合わせて適宜選択することができることは当然である。
さらに、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならなず、また本発明はその精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、
空気循環パネルを構成する前面板および背面板に熱交換機能を持たせたことにより、パネル内で室内から取り入れた空気との間で熱交換することができる。例えば冬期においては前面板の上部開口から吸引した空気を背面板で吸収した太陽熱によって温め、温めた空気を前面板の下部開口から室内に放出する。また夏期においては室内の高温空気を前面板の上部開口から吸引し、背面板の下部開口から室外に放出し、室内温度の上昇を防ぐことができる。このため本発明では、一年を通じて建築物の省エネルギーを実現することができ、快適な室内環境を維持することができる。また、空気循環パネル自体が建物の強度部材としての機能を果たすため、従来の建築工法の簡易化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る空気循環パネルの正面図、側面図、平面図である。
【図２】住宅の柱と柱の間に本空気循環パネルを配置する様子を示す斜視図である。
【図３】（イ）は冬期の空気循環パネルの作用の一例を示す説明図、（ロ）は夏期の空気循環パネルの作用の一例を示す説明図である。
【図４】空気循環パネルの温度測定点を示す図である。
【図５】（イ）（ロ）空気循環パネルの温度測定点での温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
１　　　前面板
２　　　背面板
３、４　側板
５、６　上下板
７　　　上部開口
８　　　下部開口
９　　　ファン
１０　　背面板の下部に形成した下部開口

Claims

建築構造物の壁体の機能を持つ空気循環パネルであって、前記空気循環パネルは前面板と背面板とによって形成された通気路を有し、前記前面板および背面板の上部および下部には前記通気路に連通する開閉自在な開口を形成し、さらに前記通気路には送風機を配置し、また前面板および背面板は熱交換機能あるいは蓄熱機能を有する板で構成したことを特徴とする空気循環パネル。
前記開口には開口部の開閉手段が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の空気循環パネル。
前記空気循環パネルは建築構造物の室内と室外、あるいは室内を区画する壁体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気循環パネル。
前記空気循環パネルは高さ２２００ｍｍ，幅８００ｍｍ、厚さ１４０ｍｍの基本形からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の空気循環パネル。
前記空気循環パネルは建築構造物の強度パネルとしての機能を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の空気循環パネル。
前記空気循環パネル内の空気の流れる通路または開口部にはフィルターを設置し、このフィルターにより循環空気の清浄機能を付与したことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の空気循環パネル。
前記空気循環パネルを外壁として使用する際に、背面板には断熱機能を付与することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の空気循環パネル。