JP4976577B1

JP4976577B1 - 換気装置

Info

Publication number: JP4976577B1
Application number: JP2011170136A
Authority: JP
Inventors: 重暁岩崎
Original assignee: 藤田啓一; 村上義昭; 重暁岩崎
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2031-08-03
Also published as: JP2013036620A

Abstract

【課題】建物の内部に雨水が浸入するのを防止できる、換気装置を提供する。
【解決手段】換気装置１０は、上下方向に延びる第１中心軸Ｌ１を有し、建物の内部の空気を外部に向けて通過させる第１円筒部１６と、第１中心軸Ｌ１と重なる第２中心軸Ｌ２を有し、その上端２０ａが第１円筒部１６の上端１６ａより上方に位置し、かつ、その下端２０ｂが第１円筒部１６の上端１６ａより下方に位置するように、第１円筒部１６の径方向外側に第１円筒部１６から離間して配置される第２円筒部２０と、第１円筒部１６の上方であって、かつ、第２円筒部２０の内側に配置された排気用の複数の回転羽根３８を有し、第１中心軸Ｌ１を中心として回転される羽根車２２と、羽根車２２を回転させる回転力を生じさせる風車２４（回転力発生手段）とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の回転羽根を有する羽根車によって建物の内部の空気を外部に排出する、換気装置に関する。

特許文献１には、従来の換気装置の一例が記載されている。この換気装置は、建物の内部と外部とを連通させる排気通路と、建物の外部に配置された風車と、排気通路に配置された回転羽根と、風車の回転力を回転羽根に伝達する回転軸とを備えている。この換気装置において、風車が風を受けて回転されると、それに伴って回転軸および回転羽根が回転され、回転羽根の送風作用によって建物の内部の空気が外部に排出される。このとき、建物の外部の空気が窓または吸気口等から建物の内部に取り込まれ、これにより建物の内部の空気が換気される。

特開２００８−１１１６２０号公報

特許文献１に記載された換気装置によれば、風力を利用して建物の内部の空気を効率よく換気できる。しかし、排気通路の上部の開口部から排気通路に雨水が入り込むため、当該雨水が排気通路を伝わって建物の内部に浸入するおそれがあった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、建物の内部に雨水が浸入するのを防止できる、換気装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の換気装置は、上下方向に延びる第１中心軸を有し、建物の内部の空気を外部に向けて通過させる第１円筒部と、前記第１中心軸と重なる第２中心軸を有し、その上端が前記第１円筒部の上端より上方に位置し、かつ、その下端が前記第１円筒部の上端より下方に位置するように、前記第１円筒部の径方向外側に前記第１円筒部から離間して配置される第２円筒部と、前記第１円筒部の上方であって、かつ、前記第２円筒部の内側に配置された排気用の複数の回転羽根を有し、前記第２中心軸を中心として回転される羽根車と、前記羽根車を回転させる回転力を生じさせる回転力発生手段とを備え、前記回転羽根の回転方向前方に位置する端縁は、前記第２中心軸から径方向外側に向かうにつれて低くなるように傾斜しており、前記端縁には、前記回転羽根の上面に落下した雨水を径方向外側に導く雨水ガイドが形成されており、前記雨水ガイドの下流側端部は、前記第１円筒部における上端の外周縁より径方向外側に配置される。

この構成では、第２円筒部が第１円筒部の径方向外側に第１円筒部から離間して配置されるので、第１円筒部と第２円筒部との間に雨水を排出する環状の排水口を構成することができる。また、第２円筒部の下端が第１円筒部の上端より下方に位置しているので、側方から見たときには、第２円筒部と第１円筒部との間に隙間は無く、第２円筒部と第１円筒部との間から第１円筒部の内側に雨水が入り込むのを防止することができる。さらに、第１円筒部の上方であって、かつ、第２円筒部の内側に排気用の複数の回転羽根が配置されているので、回転羽根の上面に落下した雨水を遠心力によって第２円筒部の内面に向けて飛ばすことができ、当該雨水を第２円筒部の内面に沿って流下させて、環状の排水口から外部に排出することができる。なお、回転力発生手段には、外気風の風力で回転される風車の他、電力で回転されるモータが含まれる。また、この構成において、雨水が回転羽根の上面に落下すると、当該雨水は、回転羽根の上面を流れて雨水ガイドに到達し、雨水ガイドをさらに流れて、その下流側端部から落下する。雨水ガイドの下流側端部は、第１円筒部の上端の外周縁より径方向外側に配置されているので、下流側端部から落下した雨水が第１円筒部の内側に落ちることはない。

前記複数の回転羽根の最大外径は、前記第１円筒部における上端の内径より大きくてもよい。

この構成では、複数の回転羽根のうち最大外径を有する部分（以下、「最大外径部分」という。）において、第１円筒部の上部の開口部を径方向の全長にわたって覆うことができる。したがって、隣り合う回転羽根の間に隙間があったとしても、回転される最大外径部分によって、第１円筒部の開口部の全体を実質的に覆うことができる。

前記回転力発生手段は、上下方向に延びる複数の風受羽根を有し、前記複数の風受羽根は、前記第２円筒部の外周面に沿って平面視で略円形に配置され、前記回転力発生手段と前記第２円筒部とが一体となって回転されてもよい。

この構成は、回転力発生手段としてタービン型の風車を用いたものである。この構成では、第２円筒部が回転力発生手段と共に回転されるので、回転される第２円筒部と回転されない第１円筒部との間に排水口が配置されることになり、第２円筒部と第１円筒部との干渉を排水口によって防止できる。

前記複数の回転羽根を上方から見たとき、前記複数の回転羽根は、隣り合う前記回転羽根の間に隙間が生じないように配置されてもよい。

この構成では、雨水が隣り合う回転羽根の間から第１円筒部の内側に落ちるのを防止できる。

本発明の換気装置によれば、建物の内部に雨水が浸入するのを簡単な構成で防止できる。

実施形態に係る換気装置の使用状態を示す正面図である。換気装置の構成を示す斜め上方から見た斜視図である。換気装置の構成を示す斜め下方から見た斜視図である。換気装置の一部の構成を示す斜め上方から見た斜視図である。換気装置の一部の構成を示す断面図である。換気装置の一部の構成を示す拡大断面図である。複数の回転羽根を上方から見た状態を示す平面図である。他の実施形態に係る換気装置の構成を示す断面図である。

以下に、本発明の好ましい実施形態を、図面を参照しながら説明する。

（換気装置の構成）
図１は、実施形態に係る換気装置１０の使用状態を示す正面図である。図１に示すように、換気装置１０は、工場および倉庫等のような建物１２の内部Ｓ１の空気を、外気風の風力を利用して自然換気するものである。建物１２の屋根１２ａには、建物１２の内部Ｓ１と外部Ｓ２とを連通させる平面視略円形（図示省略）の排気通路１４が上下方向に延びて設けられており、排気通路１４の上端部に換気装置１０が取り付けられる。

図２は、換気装置１０の構成を示す斜め上方から見た斜視図であり、図３は、換気装置１０の構成を示す斜め下方から見た斜視図である。図４は、換気装置１０の一部の構成を示す斜め上方から見た斜視図であり、図５は、換気装置１０の一部の構成を示す断面図である。そして、図６は、換気装置１０の一部の構成を示す拡大断面図であり、図７は、複数の回転羽根３８を上方から見た状態を示す平面図である。なお、図２では、換気装置１０の内部構造を示すために、風車２４の一部を省略している。

図２〜図４に示すように、換気装置１０は、建物１２（図１）の内部Ｓ１の空気を外部Ｓ２に向けて通過させる第１円筒部１６と、第１円筒部１６の中心に配置された回転軸部１８と、第１円筒部１６の径方向外側に配置された第２円筒部２０と、回転軸部１８に回転自在に取り付けられた排気用の羽根車２２とを備えている。また、図２および図３に示すように、換気装置１０は、羽根車２２を回転させる回転力を生じさせる「回転力発生手段」としての風車２４を備えている。

図５に示すように、第１円筒部１６は、上下方向に延びる第１中心軸Ｌ１を有しており、第１円筒部１６の下端部は、その外径が排気通路１４（図１）の内径とほぼ同じか、それより小さくなるように形成されており、第１円筒部１６の上端部は、その内径および外径が上端に向かうにつれて徐々に小さくなるように形成されている。図１に示すように、換気装置１０を排気通路１４に取り付ける際には、第１円筒部１６の下端部が排気通路１４の上端部の内側または外側（本実施形態では内側）に嵌め込まれ、第１円筒部１６と排気通路１４とがボルト・ナット等（図示省略）を用いて接続される。

図５に示すように、回転軸部１８は、第１円筒部１６の第１中心軸Ｌ１と重なるように配置された棒状の回転軸２６と、回転軸２６の下端部を回転自在に支持する軸受部２８と、回転軸２６の上端部を支持する軸受部（図示省略）と、軸受部２８を第１円筒部１６の中心で支持する複数（本実施形態では３つ）の支持部材３０とを有している。複数の支持部材３０のそれぞれは、第１円筒部１６の径方向に延びる略板状の部材であり、支持部材３０の長さ方向が第１円筒部１６の径方向と一致し、支持部材３０の幅方向が第１中心軸Ｌ１の延びる方向（上下方向）と一致し、支持部材３０の厚さ方向が第１中心軸Ｌ１に対して直交する方向（水平方向）と一致している。そして、支持部材３０の長さ方向における一方端部が軸受部２８の外面に溶接等で接続されており、他方端部が第１円筒部１６の内面にボルト３２ａおよびナット３２ｂで接続されている。

図６に示すように、第２円筒部２０は、第１円筒部１６の径方向外側に雨水を排出する排水口Ｑを構成するとともに、当該排水口Ｑに雨水を導く円筒状の部材である。図５に示すように、第２円筒部２０は、第１中心軸Ｌ１と重なる第２中心軸Ｌ２を有しており、その上端２０ａが第１円筒部１６の上端１６ａより上方に位置し、かつ、その下端２０ｂが第１円筒部１６の上端１６ａより下方に位置するように、第１円筒部１６の径方向外側に第１円筒部１６から離間して配置されている。これにより、第１円筒部１６と第２円筒部２０との間には、環状の排水口Ｑが構成されており、第１円筒部１６の上方であって、かつ、第２円筒部２０の内側には、羽根車２２の複数の回転羽根３８を収容する空間Ｒが構成されている。

図４に示すように、羽根車２２は、第２中心軸Ｌ２を中心として回転されるものであり、回転軸２６が挿通される孔３４ａを有する軸受部３４と、軸受部３４を第２円筒部２０の中心で支持する複数（本実施形態では３つ）の支持部材３６と、排気用の複数の回転羽根３８とを有している。

図４に示すように、複数の支持部材３６のそれぞれは、第２円筒部２０の径方向に延びる略板状の部材であり、支持部材３６の長さ方向が第２円筒部２０の径方向と一致し、支持部材３６の厚さ方向が第２中心軸Ｌ２の延びる方向（上下方向）と一致し、支持部材３６の幅方向が第２中心軸Ｌ２に対して直交する方向（水平方向）と一致している。そして、支持部材３６の長さ方向における一方端部が軸受部３４の上面にリベット４１で接続されており、他方端部が第２円筒部２０の内面または外面（本実施形態では内面）にボルト４２ａおよびナット４２ｂで接続されている。また、支持部材３６には、回転羽根３８を取り付けるためのボルト４４ａ（図６）が挿通される孔（図示省略）が形成されている。

図４に示すように、複数の回転羽根３８のそれぞれは、略扇形の平面視形状を有する板状の部材であり、支持部材３６の下面に固定される固定部３８ａと、固定部３８ａより回転方向前方に形成されたロア羽根部３８ｂと、固定部３８ａより回転方向後方に形成されたアッパー羽根部３８ｃとを有している。固定部３８ａは、第２中心軸Ｌ２に対して直交する方向（水平方向）に延びて形成されており、固定部３８ａには、ボルト４４ａ（図６）が挿通される孔（図示省略）が形成されている。図６に示すように、回転羽根３８を支持部材３６に取り付ける際には、回転羽根３８における固定部３８ａの孔（図示省略）および支持部材３６の孔（図示省略）にボルト４４ａが挿通され、このボルト４４ａにナット４４ｂが螺合される。

図４に示すように、ロア羽根部３８ｂおよびアッパー羽根部３８ｃは、羽根車２２が回転されたときに送風機能を発揮する部分であり、回転方向前方に向かって低くなるように傾斜して平面視で略扇形に形成されている。なお、羽根車２２の回転方向は風車２４の回転方向と一致する。

図６に示すように、回転羽根３８における回転方向前方に位置する端縁は、第２中心軸Ｌ２から径方向外側に向かうにつれて低くなるように傾斜しており、当該端縁には、回転羽根３８の上面に落下した雨水を径方向外側に導く雨水ガイド４０が形成されている。図４に示すように、雨水ガイド４０は、回転羽根３８の端縁を上方に折り曲げることによって形成された線状の突起（突条）であり、雨水ガイド４０の入隅部が雨水が流れる溝Ｕになっている。

図５に示すように、回転羽根３８を支持部材３６に取り付けた状態において、回転羽根３８は、第１円筒部１６の上方であって、かつ、第２円筒部２０の内側に構成された空間Ｒに配置される。したがって、回転羽根３８の側方からの外気の流入を第２円筒部２０によって阻止することが可能であり、第１円筒部１６の内側の空気を外部Ｓ２（図１）に向けて効率よく送風することができる。

図６に示すように、雨水ガイド４０の下流側端部４０ａ（すなわち径方向外側の端部）は、第１円筒部１６における上端１６ａの外周縁より径方向外側に配置されている。したがって、雨水ガイド４０の下流側端部４０ａから落下した雨水は、第１円筒部１６の外側に構成された環状の排水口Ｑを通して外部Ｓ２（図１）に排出される。

図７に示すように、複数の回転羽根３８を上方から見たとき、複数の回転羽根３８は、隣り合う回転羽根３８の間に隙間が生じないように配置されており、複数の回転羽根３８のそれぞれの外周縁は、平面視で略円形に連続している。また、図６に示すように、複数の回転羽根３８の最大外径は、第１円筒部１６の上端１６ａの内径より大きく設計されている。したがって、図７に示すように、複数の回転羽根３８を上方から見たとき、第１円筒部１６（図６）の上部の開口部は、複数の回転羽根３８で完全に覆われており、第１円筒部１６（図６）の内側に雨水が落ちないようになっている。

図１に示すように、風車２４は、建物１２の外部に配置され、外気の風を受けて回転されるものであり、所定の曲率で湾曲しながら上下方向に延びて形成された複数の風受羽根５０と、複数の風受羽根５０の上端部に設けられた円盤部５２と、円盤部５２の中心部に設けられたキャップ５４とを有している。つまり、本実施形態の風車２４は、タービン型の風車である。

図２および図３に示すように、複数の風受羽根５０は、第２円筒部２０の外周面に沿って平面視で略円形に並んで配置されており、風受羽根５０の下端部が第２円筒部２０の外面にリベット等（図示省略）で接続されており、風受羽根５０の上端部が円盤部５２にリベット等（図示省略）で接続されている。円盤部５２の中心部には、回転軸２６の上端部を受ける軸受部（図示省略）が配置されており、軸受部（図示省略）を覆うようにしてキャップ５４が装着されている。

図５に示すように、本実施形態では、第１円筒部１６および軸受部２８が、排気通路１４（図１）に対して固定される「固定部品」となっており、第２円筒部２０、羽根車２２、風車２４および回転軸２６が、「固定部品」に対して回転される「回転部品」となっている。そして、「回転部品」である第２円筒部２０と「固定部品」である第１円筒部１６との間に排水口Ｑが配置されている。したがって、第２円筒部２０と第１円筒部１６との干渉を排水口Ｑによって確実に防止できる。

（換気装置の動作）
図１に示すように、排気通路１４の上端部に換気装置１０を取り付けた状態において、外気の風が風車２４に当たると、風力によって風車２４が回転される。すると、風車２４と一体になった第２円筒部２０（図２）および羽根車２２（図２）が同時に回転され、羽根車２２（図２）の送風作用によって建物１２の内部Ｓ１の空気が外部Ｓ２に排出される。このとき、建物１２の外部Ｓ２の空気が窓または吸気口等（図示省略）から建物１２の内部Ｓ１に取り込まれ、これにより建物１２の内部Ｓ１の空気が換気される。

また、雨水が風と共に風車２４に当たると、隣り合う風受羽根５０の間から風車２４の内側に雨水が浸入し、図６に示すように、雨水が回転羽根３８の上面に落下する。すると、当該雨水が、遠心力によって第２円筒部２０の内面に向けて飛ばされ、当該内面を流下して排水口Ｑから外部Ｓ２（図１）に排出される。また、当該雨水が、重力によって回転羽根３８の上面を高所から低所に向かって流れ、雨水ガイド４０によって径方向外側に導かれる。そして、雨水ガイド４０の下流側端部４０ａから排水口Ｑに向けて落下され、排水口Ｑから外部Ｓ２（図１）に排出される。

無風状態では、風車２４が回転されず、羽根車２２も回転されないが、第１円筒部１６の上部の開口部は、複数の回転羽根３８で完全に覆われ、また、回転羽根３８の上面に落下した雨水は雨水ガイド４０によって排水口Ｑに導かれるので、建物１２の内部Ｓ１へ雨水が浸入することはない。

（他の実施形態）
上述の実施形態では、複数の回転羽根３８によって第１円筒部１６の上部の開口部を完全に覆っているが、他の実施形態では、隣り合う回転羽根３８の間に隙間が存在していてもよい。この実施形態でも、複数の回転羽根３８のうち最大外径を有する部分（最大外径部分）において、第１円筒部１６の開口部の全体を実質的に覆うことができるので、建物１２の内部Ｓ１に雨水が浸入するのを防止できる。

また、上述の実施形態では、タービン型の風車２４を「回転力発生手段」として用いているが、他の実施形態では、プロペラ型、オランダ型およびパドル型等のような他の種類の風車を「回転力発生手段」として用いてもよいし、電力で駆動されるモータを「回転力発生手段」として用いてもよい。また、他の実施形態では、回転力発生手段の回転軸と羽根車２２の回転軸とを別々に設け、これらの回転軸をギアおよびベルト等のような動力伝達機構で連結してもよい。さらに、他の実施形態では、第２円筒部２０を「固定部品」として構成してもよい。

図８は、他の実施形態に係る換気装置６０の構成を示す断面図である。この換気装置６０では、上述の実施形態におけるタービン型の風車２４に代えて、パドル型の風車６２が用いられている。また、第２円筒部２０が固定部材６４を介して第１円筒部１６に固定されている。そして、回転軸６６が軸受部６８によって回転自在に支持されており、回転軸６６に対してパドル型の風車６２および羽根車２２が固定されている。したがって、パドル型の風車６２に風が当たると、パドル型の風車６２、回転軸６６および羽根車２２が一体となって回転され、羽根車２２の送風作用によって換気が行われる。羽根車２２を構成する回転羽根３８の上面に雨水が落下すると、当該雨水が遠心力によって、或いは、雨水ガイド４０によって排水口Ｑに導かれ、排水口Ｑから外部Ｓ２に排出される。

Ｌ１… 第１中心軸
Ｌ２… 第２中心軸
Ｑ… 排水
Ｒ… 空間
Ｓ１… 内部
Ｓ２… 外部
１０… 換気装置
１２… 建物
１４… 排気通路
１６… 第１円筒部
１８… 回転軸部
１６ａ，２０ａ… 上端
２０ｂ… 下端
２０… 第２円筒部
２２… 羽根車
２４… 風車
２６… 回転軸
３８… 回転羽根

Claims

上下方向に延びる第１中心軸を有し、建物の内部の空気を外部に向けて通過させる第１円筒部と、
前記第１中心軸と重なる第２中心軸を有し、その上端が前記第１円筒部の上端より上方に位置し、かつ、その下端が前記第１円筒部の上端より下方に位置するように、前記第１円筒部の径方向外側に前記第１円筒部から離間して配置される第２円筒部と、
前記第１円筒部の上方であって、かつ、前記第２円筒部の内側に配置された排気用の複数の回転羽根を有し、前記第２中心軸を中心として回転される羽根車と、
前記羽根車を回転させる回転力を生じさせる回転力発生手段とを備え、
前記回転羽根の回転方向前方に位置する端縁は、前記第２中心軸から径方向外側に向かうにつれて低くなるように傾斜しており、
前記端縁には、前記回転羽根の上面に落下した雨水を径方向外側に導く雨水ガイドが形成されており、
前記雨水ガイドの下流側端部は、前記第１円筒部における上端の外周縁より径方向外側に配置される、換気装置。
前記複数の回転羽根の最大外径は、前記第１円筒部における上端の内径より大きい、請求項１に記載の換気装置。
前記回転力発生手段は、上下方向に延びる複数の風受羽根を有し、
前記複数の風受羽根は、前記第２円筒部の外周面に沿って平面視で略円形に配置され、
隣り合う前記風受羽根の間には、前記第２円筒部の内部の空間と連通する隙間が構成されており、
前記回転力発生手段と前記第２円筒部とが一体となって回転される、請求項１または２に記載の換気装置。
前記複数の回転羽根を上方から見たとき、前記複数の回転羽根は、隣り合う前記回転羽根の間に隙間が生じないように配置されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の換気装置。
前記羽根車は、前記複数の回転羽根のそれぞれを支持する複数の支持部材を有し、
前記複数の回転羽根のそれぞれは、前記複数の支持部材のそれぞれに固定される固定部と、前記固定部より回転方向前方に形成されたロア羽根部と、前記固定部より回転方向後方に形成されたアッパー羽根部とを有している、請求項１ないし４のいずれかに記載の換気装置。