JP4580954B2 - 通気建築構造 - Google Patents

Description

本発明は、通気建築構造に関する。

本発明者は、外気を建物の通気層に取り入れることにより、木材等の構造材の蒸れを防止して建築物の耐久性を高め、住環境を好適に維持することを可能にしたいわゆる通気断熱構造を備えた建築構造について提案した（特許文献１、２参照）。この通気断熱構造は、建築物の壁構造材の外側と内側に沿って外部通気層と内部通気層とを設け、季節等に応じて外部通気層と内部通気層の通気を制御するとともに、室内壁（壁面）の吸排湿作用と換気作用を利用して室内住環境を好適に維持するものである。

この通気断熱構造においては、外気を床下に取り込み、床下空間から壁構造材の内側に設けられた内部通気層に通気させ、内部通気層を上昇する気流を小屋裏から戸外に流出させることにより、居住室内の熱気や湿気を外部に排出するように構成されている。そして、夏期のように外気温が高いときには外部通気層と内部通気層に外気を通流させ、居住室内から熱気、湿気等を排出することによって快適環境とし、冬期のように外気温が低いときには外部通気層と内部通気層の通気を遮断して居住室の保温効果を高めることにより、通年にわたって快適な住空間を得ることができる。
特開平１１−１８１９０１号公報 特開２００６−２０７１２６号公報

このように通気断熱構造は建物に通気層を設け、居住室の壁面での通気性や湿気の透過を利用して、熱気や湿気を排出して快適な住空間を作り出すものであるが、室内で料理をしたような場合や雨季等で湿気が室外へ排出されないような場合には強制的な換気が必要になることがある。通気断熱構造は通気性が良好であり、排気ファンを設ける場合でも、外気を取り入れる構造をとくに設けないようにすることも可能であるが、より確実な換気を可能にするために、外気を取り込み用の換気口を設ける場合がある。

外気取り込み用の換気口を設ける場合に、単に換気口を設けて、換気口を常時開口させるようにしたのでは、通気断熱構造の作用が損なわれて、居住室の保温などが好適に維持されなくなる可能性がある。このため、強制的な換気のために換気ファンを設ける場合で換気口を取り付ける場合でも、外気を直接的に取り入れることで換気効率を高めることができるとともに、建物の通気断熱構造の作用を損なうことのない構造が求められる。

本発明は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、通気断熱構造を備えた建物に換気ファンのような強制的な換気装置を取り付けた場合に、室内の換気を効果的に行うことを可能とし、かつ建物の通気断熱作用を損なうことなく通年にわたって快適な住空間を得ることができる通気建築構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、壁構造材と室内壁との間に、床下空間と屋根裏に連通する内部通気層が設けられ、前記床下空間と前記内部通気層との連通状態、および前記屋根裏と戸外との連通状態を外気温に応じて連通・遮断制御する通気断熱構造を備えた通気建築構造であって、前記内部通気層を横断して前記室内壁と前記壁構造材とを貫通して設置され、室内と前記内部通気層とを連通・遮断する内気通気機構と、室内と戸外とを連通・遮断する外気通気機構とを備えた通気部品が取り付けられていることを特徴とする。
また、前記通気部品は、前記壁構造材と室内壁との間を貫通して配置された筒体と、該筒体に軸線の回りで回動可能に取り付けられた回動筒とを備え、前記外気通気機構は、前記筒体の開口部を開閉する遮蔽板と、該遮蔽板を開放位置と閉止位置に移動させる開閉機構とを備え、前記内気通気機構は、前記筒体と前記回動筒とに前記内部通気層内で開口する開口孔を設け、筒体と回動筒に設けられた開口孔が重複する位置と開口孔が閉止される位置とに、前記回動筒を回動させる操作部を備えることを特徴とする。

本発明に係る通気建築構造によれば、室内と内部通気層との連通状態、室内と外気との連通状態を開閉制御することができ、建物に換気ファンを取り付けて強制換気するような場合でも、的確に外気あるいは内気を室内に導入して換気することができる。また、内気通気機構と外気通気機構を適宜制御することによって通気断熱構造による建物の通気循環を損なうことなく、好適な住環境を得ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態を、添付図面にしたがって詳細に説明する。
（通気建築構造）
はじめに、本発明に係る通気建築構造について説明する。図１に示す建物は、断熱材からなる壁構造材１０の外側に、壁構造材１０との間に外部通気層１６を設けて外壁１２を設置し、壁構造材１０の内側に、壁構造材１０との間に内部通気層１８を設けて室内壁１４を設置した構造を備える。

外壁１２の下端には開閉器１７が設けられている。この開閉器１７は外部通気層１６における通気を制御するためのものであり、開閉器１７が開くことにより外部通気層１６では下方から上方に向けて通気され、開閉器１７が閉止されることによって外部通気層１６での通気が遮断される。開閉器１７は、たとえば形状記憶合金を用いたモジュールを利用して構成することができる。開閉器１７は、夏期のように外気温が高いときには開放され、冬期のように外気温が低いときには閉止するように制御される。

一方、室内壁１４および床材１５は、基礎２０に支持された土台２２との間に開口部を設けて取り付けられている。内部通気層１８は土台２２と室内壁１４および床材１５とのの間に設けた開口部を介して床下空間２３に連通する。
基礎２０には外部と連通する開口部２０ａが形成され、開口部２０ａに開閉機構付き地窓２１が取り付けられている。この開閉機構付き地窓２１は、開放位置と閉止位置との間で回動する遮蔽板を備え、形状記憶合金を用いたモジュールを利用して遮蔽板を開放位置と閉止位置に回動することによって、夏期のように外気温が高いときには開放され、冬期のように外気温が低いときには閉止されるように制御される。

内部通気層１８と床下空間２３とを連絡する部位にも、内部通気層１８と床下空間２３との連通を制御する開閉器２４が設けられている。この開閉器２４も、形状記憶合金からなるバネ体を用いたモジュールを利用して開閉制御され、開閉器２４は、夏期等のように外気温が高いときには内部通気層１８と床下空間２３とを連通させ、冬期のように外気温が低いときには内部通気層１８と床下空間２３との連通が閉止するように制御される。
なお、形状記憶合金からなるバネ体を利用したモジュールは、形状記憶合金からなるバネ体と、通常の弾性材からなるスプリングを、弾性力（引っ張り力）が逆向きとなるように取り付け、夏期のように外気温が高くなったときには形状記憶合金からなるバネ体による弾性力が通常の弾性材からなるスプリングの弾性力を上回るように設定し、その弾性力の差が駆動力として利用できるように構成されている。

居住室１３は、透湿性を備えた材料からなる室内壁１４と、床材１５と、天井１９とによって形成され、内部通気層１８は室内壁１４の上部で天井１９の上方の小屋裏２５に連通する。小屋裏２５には屋根２６との間にエアの流通空間を設けるようにして断熱材からなる小屋裏材２８が設けられている。小屋裏２５と小屋裏材２８との間が屋根裏３０である。
小屋裏２５の頂部には、屋根２６と小屋裏２５とを連通する開口部２５ａが設けられ、小屋裏２５と屋根裏３０とは開口部２５ａを介して連通する。

屋根裏３０に連通して設けられている軒先３２にも形状記憶合金からなるバネ体を利用した開閉器３４が取り付けられている。開閉器３４は軒先３２に設けた開口部に取り付けられ、外気温が高いときには軒先３２の内外を連通させ、外気温が低いときには軒先３２の内外の連通を遮断するように作用する。

屋根裏３０の棟部分には開口部３０ａが設けられ、この開口部３０ａを覆うように屋根２６の棟の上部にハット部材３６が設置されている。ハット部材３６は開口部３０ａに雨風が進入しないように保護するとともに、開口部３０ａを介して屋根裏３０と戸外とが連通するように設けられている。ハット部材３６の内部には遮蔽板を開閉して屋根裏３０と戸外との連通を断続する形状記憶合金からなるバネ体を利用した開閉器３７が設けられている。

以上説明したように、本実施形態の通気建築構造によれば、居住室１３の周囲に設けた内部通気層１８と床下空間２３とを連通可能とし、内部通気層１８を小屋裏２５に連通させ、小屋裏２５と屋根裏３０とを連通させることによって建物全体に通気構造を設け、開閉器１７、２４、３４、３７および開閉機構付き地窓２１を開閉制御することによって、居住室１３における住環境を通年にわたって良好な環境に維持することができる。

すなわち、夏期のような高温で多湿になる時期（図１のＡ−Ａ線の左半部に示す）においては、開閉機構付き地窓２１および開閉器１７、２４、３４、３７がいずれも開放され、外部通気層１６においては通気層内で温められた空気が上昇気流となって熱気が外部に放出され、内部通気層１８では開閉機構付き地窓２１から床下空間２３に外気が流入し、小屋裏２５、屋根裏３０を経由してハット部材３６から戸外に流出する。屋根裏３０では軒先３２から空気が流入し、軒先３２から棟側に向けて上昇流が生じる。
こうして、建築物全体が通気循環状態となり、居住室１３においては室内壁１４から内部通気層１８へ熱気、湿気が透過し、室内環境が快適な状態に維持されるようになる。

また、冬期のように外気温が低くなった場合（図１のＡ−Ａ線の右半部に示す）には、開閉機構付き地窓２１および、開閉器１７、２４、３４、３７がいずれも閉止状態になり、外部通気層１６および内部通気層１８における通気がなされない状態になる。外部通気層１６および内部通気層１８での通気がなされなくなると、通気層は保温層として作用し、居住室１３内で保温された空気は戸外に排出されず、建物全体が保温される。床下空間２３は地熱によって温められ、建築物の保温に寄与する。こうして居住室１３は暖かく保温され、快適な住空間として維持される。

図１では、室内で料理をしたり、雨季等において一時的に居住室１３内の湿度が高くなったりした場合を考慮して強制的に換気する排気ファン４０を取り付けた例を示す。排気ファン４０は室内壁１４から壁構造材１０と外壁１２を貫通して設置されている。
本実施形態では、排気ファン４０を作動させた際に外気を取り込むために通気部品５０を取り付けている。この通気部品５０は、室内壁１４と壁構造材１０を貫通させて配置し、端面が外部通気層１６で開口するように設けられている。
この通気部品５０は、外部通気層１６と居住室１３とを連通させて自然外気を導入する外気通気機構と、内部通気層１８と居住室１３とを連通させて間接的に外気を導入する内気通気機構を備える。図１のＡ−Ａ線の右半部に示す通気部品５０の状態は、外部通気層１６と居住室１３とを連通させて外気を導入する状態を示す。

（通気部品）
図２〜４に、通気建築構造を備えた建物に使用される通気部品５０の構成を示す。図２は、通気部品５０を建物に取り付けた状態の側面断面図である。この通気部品５０は、壁構造材１０に取り付けられる第１の筒体５４と、第１の筒体５４にエアシールした状態で内挿される第２の筒体５６と、第２の筒体５６にさらに内挿される回動筒５８と、第２の筒体５６を室内壁１４に取り付ける取付枠６０とを備える。
取付枠６０は第２の筒体５６を室内壁１４に固定する第１の取付枠６２と、回動筒５８を軸線の回りで回転可能に支持する第２の取付枠６４とからなる。第１の取付枠６２の側面は開口し、回動筒５８の基部側（室内側）の側面に設けられた開口部５９ａを介して回動筒５８の内部と連通する。

回動筒５８の前部側、すなわち内部通気層１８の側に延出する部位の側面には、軸線を挟んで対向する配置に一対の開口孔５９ｂが設けられている。
また、回動筒５８の室内側の後端には蓋部５８ａが設けられ、蓋部５８ａから室内側に、回動筒５８を軸線の回りで回動させるフランジ部５８ｂが突設されている。第２の取付枠６４は、外周縁部に沿って突周部６４ａが形成され、突周部６４ａの内側領域は突周部６４ａの端面から若干引き込んだ凹部に形成されている。フランジ部５８ｂはこの凹部内で短円筒状に突出する。

第１の筒体５４は円筒状に形成された部材であり、壁構造材１０の外面にフランジ５４ａを当接させ、壁構造材１０を貫通して装着される。
第２の筒体５６は、第１の筒体５４に前端側を内挿し、内部通気層１８を横断するように装着される。第２の筒体５６の先端部には正面形状が円形の通気孔５６ａが開口して設けられ、遮蔽板５２はこの通気孔５６ａを閉止することができる大きさに形成され、第２の筒体５６の前端部に回動可能に支持されている。第２の筒体５６の前部側の端面の上部には、遮蔽板５２を回動可能に支持する支持部６６が設けられ、支持部６６に遮蔽板５２の上部に設けられた軸５２ａが支持されている。

遮蔽板５２は第２の筒体５６の前端部に設けられた通気孔５６ａを閉止する位置と通気孔５６ａを開放する位置との間で、軸５２ａを支点として回動する。遮蔽板５２を開閉させる開閉機構として、本実施形態では、遮蔽板５２の裏面側に連繋して取り付けられた移動駒７０と、移動駒７０に螺合して移動駒７０を進退動させるねじ軸７２と、移動駒７０を進退動方向にガイドするガイド体７４とを備える。
移動駒７０の前部には遮蔽板５２の裏面に固定されたアーム５２ｂに係合する係合軸７６が設けられている。アーム５２ｂと係合軸７６とは長孔を介して連繋する。

ねじ軸７２の前部には、移動駒７０を移動させる必要範囲にわたってねじ山が設けられている。ねじ軸７２は、後部が回動筒５８の蓋部５８ａを超えて室内側に延出し、延出端につまみ７８が固定される。つまみ７８は、回動筒５８に設けられたフランジ部５８ｂの内側でフランジ部５８ｂと同心に配置される。つまみ７８は、回動筒５８の端面からフランジ部５８ｂと同程度突出する。

図３に、遮蔽板５２を開閉させる開閉機構を正面方向から見た状態を示す。移動駒７０は、本体部が正面形状で正方形に形成され、ガイド体７４は移動駒７０の周側面が内周側面に摺接するように移動駒７０を囲む枠状に形成されている。ガイド体７４の両側部には支持アーム７４ａが連結され、支持アーム７４ａの端部が第２の筒体５６に連結される。図２に示すように、ガイド体７４にはねじ軸７２が内挿され、ガイド体７４に対してねじ軸７２は自由回転する。ねじ軸７２は、前端部がガイド体７４および支持アーム７４ａによって支持され、後端部は回動筒５８に設けられた取付孔によって支持される。

第２の筒体５６には、回動筒５８に設けた開口孔５９ｂと軸線方向で重複する配置に、かつ軸線を挟んだ対向位置に一対の開口孔５６ｂが設けられている。
この開口孔５６ｂは回動筒５８に設けられた開口孔５９ｂと孔位置が一致あるいは重複した際に、内部通気層１８と居住室１３とが回動筒５８および取付枠６０を介して連通するように設けられている。

図４は、居住室１３の側から通気部品５０を見た状態（正面図）を示す。取付枠６０は正面形状が正方形に形成され。第２の取付枠６４の中央位置にねじ軸７２のつまみ７８が配され、つまみ７８と同心に回動筒５８のフランジ部５８ｂが配置されている。

（通気部品の作用）
通気部品５０に設けられた第１の筒体５４および第２の筒体５６、遮蔽板５２および移動駒７０およびねじ軸７２を備える開閉機構が外気通気機構を構成し、第２の筒体５６と回動筒５８が内気通気機構を構成する。
これらの外気通気機構と内気通気機構を使用することにより、居住室１３と内部通気層１８との連通状態と、居住室１３と戸外（自然通気）との連通状態を開閉制御することができる。

まず、居住室１３と内部通気層１８とを連通させる場合は、回動筒５８のフランジ部５８ｂを持って、回動筒５８を開き方向に回す。回動筒５８が開き位置となるのは、第２の筒体５６に設けられた開口孔５６ｂと、回動筒５８に設けられた開口孔５９ｂの位置が一致する状態である。
第１の取付枠６２は側面が開口して設けられ、第２の筒体５６と回動筒５８とによって囲まれて形成された筒体内は、居住室１３とは開口部５９ａを介して連通しているから、第２の筒体５６の開口孔５６ｂと回動筒５８の開口孔５９ｂとの孔位置が一致することで、内部通気層１８と居住室１３とが通気部品５０を介して連通する。

取付枠６０における回動筒５８の端面に、回動筒５８の開き位置となる状態と閉止位置となる状態を表示しておき、ストッパにより、回動筒５８の最大開き位置、完全遮断位置を規制することによって、回動筒５８による通気操作を的確に行うことができる。回動筒５８の回し位置を中間位置とし、開口孔５６ｂ、５９ｂの開口面積を調節して通気部品５０による通気量を制御することも可能である。

自然通気を制御する場合は、つまみ７８を回す操作による。図２は、遮蔽板５２によって第２の筒体５６の通気孔５６ａを閉止した状態である。すなわち、つまみ７８を回して移動駒７０を後退位置に移動させ、閉止位置まで移動させることによって通気孔５６ａが閉止される。この状態で、回動筒５８も閉止位置に回しておけば、いわゆる通気断熱構造の形態となる。
この状態から、つまみ７８を開き方向（閉止方向とは逆方向）に回すことにより、移動駒７０が前進し、それとともに、遮蔽板５２は軸５２ａを支点として開き方向（図２では、時計回り方向）に回動する。実施形態では、遮蔽板５２の最大開き角度を３０度と設定した。図２では、最大開き位置の遮蔽板５２の位置を破線で示している。
遮蔽板５２を開くことにより、第１の筒体５４から第２の筒体５６に外気が導入され、回動筒５８、取付枠６０を経由して居住室１３に外気が導入される。

回動筒５８を回動操作する作用は、居住室１３と内部通気層１８との連通を制御するものであり、居住室１３と外気とは直接的には連通しないのに対して、遮蔽板５２を開閉操作する作用は、居住室１３と外気（自然通気）とが直接的に連通する制御になるという相違がある。したがって、居住室１３の環境に応じて、回動筒５８を操作する制御によるか、遮蔽板５２を操作する制御によるか適宜選択して使用する。もちろん、回動筒５８と遮蔽板５２の操作を併用することもできる。たとえば、回動筒５８と遮蔽板５２を同時に開放状態にすることで、居住室１３と外部との通気状態は最大となる。戸外の湿度が高いような場合には、外気を導入せず、内部通気層１８からのみ通気させるといった制御も有効である。

なお、上記実施形態では、第１の筒体５４が外壁１２の内側の壁構造材１０の外面で開口するように設けたが、図５に示すように、第１の筒体５４を壁構造材１０から外壁１２まで貫通させ、外壁１２の外面で開口するように設けることもできる。この場合には、壁構造材１０から外壁１２まで貫通する筒長の長い第１の筒体５４に交換して使用すればよい。壁構造材１０の外面に開口する構成とすることで、通気部品の設置が容易になる。

本実施形態の通気部品５０を取り付けた通気建築構造によれば、居住室１３と戸外とを直接的に連通させて外気を居住室１３に導入することによって強制的に換気するといったことが可能であり、また、内部通気層１８と居住室１３とを連通することによって居住室１３の通気性を従来の通気断熱構造にくらべて向上させることもできる。これによって、たとえば居住室１３に排気ファンを取り付けたような場合でも、外気を十分に取り入れることが可能となり、また、通気部品５０を制御して内部通気層１８と外気との連通を遮断して通気断熱構造による通気循環状態とすることもできる。こうして、通気部品５０を利用することにより、建物のより適切な住環境の制御が可能になる。

通気部品を設けた通気建築構造を示す説明図である。 通気部品を取り付けた状態の側面断面図である。 通気部品を第１の筒体側から見た正面図である。 通気部品を居住室側から見た正面図である。 壁構造材から外壁まで貫通する配置に通気部品を設けた場合の側面断面図である。

１０ 壁構造材
１２ 外壁
１３ 居住室
１４ 室内壁
１６ 外部通気層
１７、２４、３４、３７ 開閉器
１８ 内部通気層
２３ 床下空間
４０ 排気ファン
５０ 通気部品
５２ 遮蔽板
５２ａ 軸
５２ｂ アーム
５４ 第１の筒体
５６ 第２の筒体
５６ａ 通気孔
５６ｂ 開口孔
５８ 回動筒
５９ａ 開口部
５９ｂ 開口孔
５８ｂ フランジ部
６０ 取付枠
６２ 第１の取付枠
６４ 第２の取付枠
７０ 移動駒
７２ ねじ軸
７４ ガイド体
７４ａ 支持アーム
７８ つまみ

Claims (2)

1. 壁構造材と室内壁との間に、床下空間と屋根裏に連通する内部通気層が設けられ、前記床下空間と前記内部通気層との連通状態、および前記屋根裏と戸外との連通状態を外気温に応じて連通・遮断制御する通気断熱構造を備えた通気建築構造であって、
   前記内部通気層を横断して前記室内壁と前記壁構造材とを貫通して設置され、
   室内と前記内部通気層とを連通・遮断する内気通気機構と、室内と戸外とを連通・遮断する外気通気機構とを備えた通気部品が取り付けられていることを特徴とする通気建築構造。
2. 前記通気部品は、前記壁構造材と室内壁との間を貫通して配置された筒体と、該筒体に軸線の回りで回動可能に取り付けられた回動筒とを備え、
   前記外気通気機構は、前記筒体の開口部を開閉する遮蔽板と、該遮蔽板を開放位置と閉止位置に移動させる開閉機構とを備え、
   前記内気通気機構は、前記筒体と前記回動筒とに前記内部通気層内で開口する開口孔を設け、筒体と回動筒に設けられた開口孔が重複する位置と開口孔が閉止される位置とに、前記回動筒を回動させる操作部を備えることを特徴とする請求項１記載の通気建築構造。

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