JP2012225552A - 床下冷暖房方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストの安い夜間電力を活用し、ヒートポンプで生成の冷温風空気を、閉構造建物の床下の隅々まで行き届かせ、温度のバラツキを低減した床下空間を作り、室内が温度ムラのない床板からのふく射熱による低コストの冷暖房を実現できる床下冷暖房システムを提供する。
【解決手段】
夜間電力を活用し、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷却または加熱された空気を強制循環器により、ダクトを介して、床板の一部と床下に設けられた断熱板により閉鎖された床下の蓄熱空間に送り、蓄熱空間内の蓄熱材や床板を冷却または加熱し、蓄熱すると共に、蓄熱空間内の空気を、ダクトを介して引き出し、攪拌型送風機を用いて、蓄熱空間の外部の床下空間内に排気し、対流、放熱させ、強制循環器に戻る循環経路を形成し、蓄熱空間と床下空間内に冷却または加熱された空気を供給する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるため、床下空間の一部に蓄熱材を設置した蓄熱空間をつくり、ここへヒートポンプで生成した冷風や温風を供給し、床板からのふく射熱で冷暖房する建物の床下冷暖房方法およびその装置に関する。

閉構造された建物の床下空間を暖房に利用する建物が普及しつつあり、例えば、コンクリートスラブに電気ヒーターを埋設し夜間電力でコンクリートに蓄熱、日中に放熱させるスラブ蓄熱暖房方式や、レンガ等を床下空間に設置し夜間電力でレンガに蓄熱、日中に放熱させるレンガ蓄熱暖房方式や、あるいは、ヒートポンプで生成した温風をダクトを介して床下空間内に吹き出し、床上の室内空間をふく射熱により暖房する温風方式等があるが、いずれも全面的に普及していないのが現状である。なお、本願発明に関する関連技術として下記物件がある。

特開２００７−５１８５９号公報 特開２００７−７８３２４号公報 特開２００９−１０８６５４号公報

上記特許文献１では、「床下を閉鎖空間とした基礎断熱住宅における床下暖房システムであって、床下空間内に温風の吹き出しダクトを備える暖房設備を設置し、前記ダクトから吹き出される温風を前記床下空間に対流させることで、床上の室内空間を暖房するよう構成された床下暖房システムにおいて、前記ダクトの温風吹き出し口の近傍に位置する土間表面に、吹き出された温風が保有する熱が地盤へ流出することを規制する断熱板を局所的に敷設したことを特徴とする床下暖房システム。」が記載されている。

さらに特許文献２では、「冷媒を循環させる冷媒循環回路と、この冷媒循環回路の高温冷媒と水とを熱交換させて生成した温水を循環させる温水循環回路とを有するヒートポンプ装置を備え、前記ヒートポンプ装置の冷媒循環回路の高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて生成した温風や冷風を室内空間へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器と前記ヒートポンプ装置の温水循環回路の温水と床下空気とを熱交換させて生成した温風を床下空間へ送り出す床下暖房用の床下側熱交換器とを設けたことを特徴とする建物の空調システム。」が記載されている。

さらに特許文献３では、「床下空間の上方に設置された床板と該床板の上部に敷設された床仕上板との間に略全面にわたって空気通路を形成し、前記床板には前記空気通路と前記床下空間とを連通し前記空気通路に対する空気の入口となる複数の孔が厚さ方向に貫通して形成され、且つ前記床仕上板の側面に前記空気通路と連通し該空気通路からの空気の出口となる出口通路が形成されていることを特徴とする床通気構造。」が記載されている。

以上に述べた従来の床下暖房において、
前述したコンクリートスラブ蓄熱暖房方式では、ほぼ床下全面に電気ヒータを敷設するのでコスト高になり、また自然放熱のため制御がし難く、夕方になると放熱量が不足しがちになる懸念がある。またレンガ蓄熱暖房方式では、レンガの温度が約７００℃にもなり、木材の発火点（約４７０℃）より高温になるので、地震や強風時木材と近接すると火災の危険があり安全性に問題がある。さらに、温風方式では、ダクトから温風を吹き出しただけのため、温風は床下空間の隅々まで行き届き難いので、室内温度のバラツキが大きく、したがって温度ムラが大きくなる等の問題がある。

また、特許文献１では、床下空間全体について、暖房設備のダクトから吹き出された温風は床下空間を対流し、再び暖房設備に戻る循環経路が形成し難いと推測される。即ち床下空間は中基礎が複雑に配置されており、相当数の補助ファンを設置しないと、床下空間の広域を対流させるのは困難でありコスト高になる。またダクト吹き出し口近くの補助ファンは、最も抵抗が少なく、ショートサーキットにより温風吸込み量が多いが、一方、吹き出し口より遠い補助ファンは通風経路の抵抗が大きくなり、温風の吸込み量は少なくなると推測する。即ち床下の各区画の隅々まで温風が行き届き難く、温度のバラツキが大きくなり、そのため床上室内の温度ムラが大きくなる問題がある。

さらに、特許文献２では、床下側の熱交換器（以下熱交換器と称す）から温風はダクトで床下空間に吹き出され、その温風は熱交換器へリターンする循環経路を形成しているが、温風はダクト吹き出し口と熱交換器を結ぶ最小抵抗の通風経路を流通する（ショートサーキット）ため、床下の隅々まで温風が行き届き難く、各区画の温度のバラツキが大きくなる。即ち、床下空間は中基礎が複雑に配置されており、温風は主に各区画の人通口を流通することになるが、人通口の数は限られており、さらに中基礎や人通口の配置により熱交換器の設置場所やダクト配管が制約を受け、さらに熱交換器の近傍が暖か過ぎになるので、床下中央部に機器を設置する等の制約があり、さらに床下暖房レベルをダクト長で変えることで各吹き出し風量を調整しているが、区画の狭いところはダクトを長くする等が必要でコストアップにつながる恐れがあり課題である。

さらに特許文献３では、外周基礎換気口から吸排気扇で外気を給気にすることで、床下空間２の気圧が上昇するので、この気圧の高低により床下空気が貫通孔５ａから空気通路６を通じ、出口通路６ａから第２の空気通路へ流入する通気構造を採用している。しかし、床下空間をプラス圧にすることが必要のために、外気の給気が多量になる恐れがあり、特に室内外温度差の大きい冬季では、この給気量の熱損失により暖房負荷が増大する。さらに２４時間換気を含めた合計の給気量および排気量が増加するので、計画換気のバランスや換気経路の形成が崩れる恐れがあり、この点が課題である。

そこで本発明は、上記の問題点を解消するため、
コストの安い夜間電力を活用したヒートポンプで生成の冷風や温風を、閉構造された床下の隅々まで行き届かせ、温度のバラツキを低減した床下空間を作り、温度ムラのない床板からのふく射熱による低コストの冷暖房を実現できる床下冷暖房システムを提供する。

本発明は上記課題を解決するために、その発明１は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるために、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷やしたり、暖めたりした空気を強制循環器を介し、少なくとも一本のダクトを介して、床下空間の一部を使用した閉鎖された蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材を冷やしたり、暖めたりすると共に、ここで得られた、冷やしたり、暖めた空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、これを攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間を含むすべての蓄熱空間内に、冷温風空気を繰り返し供給するようにしたことを特徴とする閉構造された建物の床下冷暖房方法。

その発明２は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるために、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷やしたり、暖めたりした空気を強制循環器を介し、少なくとも一本のダクトを介して、床下空間の一部を使用した閉鎖された蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材を冷やしたり、暖めたりすると共に、ここで得られた、冷やしたり、暖めた空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、これを攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間を含むすべての蓄熱空間内に、冷温風空気を繰り返し供給するようにしたことを特徴とする閉構造された建物の床下冷暖房装置。

本発明は、上記構成から成るので以下に示す効果が期待できる。
（１）ヒートポンプを利用し、さらにコストの安い夜間電力を活用した蓄熱材および床下空間内への蓄熱により、昼間の大幅なランニングコストが低減できる。
（２）蓄熱空間内から冷温風された空気は攪拌型送風機を用いて、床下空間の広い面積を攪拌、対流させ各区画の隅々まで行き届かせて、温度のバラツキが少ない床下空間をつくると共に、室内は、温度ムラのない床板からのふく射熱による快適な冷暖房が実現できる。
（３）日常、長時間使用するリビングやキッチン等の下に蓄熱空間を設置することで、この箇所を優先して冷暖房でき、また冷暖房の立ち上がりを短くすることが実現可能であり、この箇所以外の床下空間についても、一定の冷暖房レベルが保持できるので、例えばトイレ等もヒートショックの恐れが少なくなり、さらに、床下空間全体を均一に冷暖房した場合に比較し、蓄熱空間の冷暖房レベルを上げて、その他の床下空間を少し冷暖房レベルを下げることで、省エネルギーの効果がある。
（４）床下の隅々まで温風が行き届き暖められるので、床下各部の露点が上がり結露し難くなる。
（５）冷暖房しない期間も攪拌型送風機のみ稼動すれば、床下が通風され、たえず空気が動くので、床下空間は高湿空気が滞留せず良好な温熱環境が形成できる。
（６）室外から床下空間に給気の必要がないので、給気による熱損失がなく省エネルギーにも優れ、また計画換気（２４時間換気）の換気経路や室内気圧（負圧）等のバランスを乱すことがない。

は、本発明の実施形態を示す床下冷暖房システムの床下縦断面図を示す。 は、本発明のシステムを設置した住宅事例の模式平面図を示す。 図２（イ）は、基礎内部平面図。 図２（ロ）は、一階レイアウトと機器の配置関係を示した平面図。 は、蓄熱空間内への強制循環器からの給気と攪拌型送風機へ排気の状態を示す平面図。 は、蓄熱空間内に蓄熱材を敷設した箇所に、強制循環器を介して給気ダクトから冷温風が給気され、冷温風が蓄熱空間内を流通し排気口に吸込まれる状態を示した平面図。 は、図４のＢ―Ｂ断面で、根太の軸方向から視たもので、蓄熱空間内の部材構成と冷温風の流通状態を示す。 は、蓄熱空間内における部材の構成と冷温風の通気構造の模式図を示す。 は、強制循環器のダクト接続部材およびダクト接続部を示した図面。 図７（イ）は、図７（ロ）のＦ−Ｆ断面図。 図７（ロ）は、図７（イ）のＧ−Ｇ視正面図。図７（ハ）は、図７（ロ）のＨ−Ｈ断面図。 図７（ニ）は、ダクト接続部で図７（ハ）Ｊ断面詳細図。 図７（ホ）は、風量調整のオリフィスを設けた断面図。 図７（ヘ）は、風量調整のオリフィス部品図。 は、図１のＡ部詳細図で、攪拌型送風機の図面および攪拌型送風機から冷温風の吸込みと排気および対流を示す模式図。 図８（イ）は、攪拌型送風機および吸込みを示す縦断面図。 図８（ロ）は、図８（イ）の攪拌型送風機のＫ−Ｋ視下面図。 図８（ハ）は、図８（イ）のＬ−Ｌ断面図で攪拌型送風機から冷温風の排気、送風模式図を示す。 図８（ニ）は、攪拌型送風機から床下空間への冷温風排気と対流を示す模式図。 は、土台と中基礎の隙間通気状態を示した平面図。 図９（イ）は、土台と中基礎の隙間通気状態を示した平面図。 図９（ロ）は、図９（イ）のＭ−Ｍ縦断面図。 図９（ハ）は、図９（ロ）のＮ−Ｎ縦断面図で土台と中基礎の隙間通気状態を示す。 図９（ニ）は、床伏せ図で中基礎部の隙間通気状態を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

本発明の床下冷暖房方法とその装置（以下「冷暖房システム」と称す）は、図１に示すように、熱エネルギー効率の高い電力を利用したヒートポンプシステムで、室外ユニット１３にて冷媒を循環させる冷媒循環回路の低温や高温冷媒と水を熱交換させて冷水や温水（以下「冷温水」と称す）を生成して、床下に設置した熱交換器１４にこの冷温水を循環させ、床下空気と熱交換させて生成した冷風や温風（以下「冷温風１８」と称す）を、前記熱交換器１４に接続された給気ダクト２６により床下空間１０内の蓄熱材（潜熱蓄熱材等）１７を設置した蓄熱空間１２に給気、送風するように構成されている。さらに、攪拌型送風機１９を床下空間１０に設置、前記蓄熱空間１２に排気ダクト２７を介して接続し、蓄熱空間１２内の前記冷温風１８を吸込み床下空間１０内に排気、送風、攪拌しながら床下空間１０を対流させ熱交換器１４に戻る循環経路を形成する。なお、前記熱交換器１４については、事例として、コロナ社温水温風暖房「コロナエコ暖房」に使用している室内ユニットと同様な機能のものを、床下暖房用の強制循環器１４として使用が可能であり、このエコ暖房で生成の温風温度は、約５６℃と記載されている。したがって、蓄熱空間１０内の温度は、３０〜４０℃程度に設定できれば良い。

一方、冷暖房できるヒートポンプエアコンを使用の場合は、室外にエアコン室外機１３、床下内にエアコン室内機１４を設置して、該エアコン室外機１３とエアコン室内機１４の間に冷媒を循環させ、床下空気と熱交換させて生成した冷温風１８を前記エアコン室内機１４に接続された給気ダクト２６により床下空間１０内の蓄熱材１７を設置した蓄熱空間１２に給気、送風するように構成されている。さらに、攪拌型送風機１９を床下空間１０に設置、前記蓄熱空間１２に排気ダクト２７を介して接続し、蓄熱空間１２内の前記冷温風１８を吸込み床下空間１０内に排気、送風、攪拌しながら床下を対流させエアコン室内機１４に戻る循環経路を形成し、この冷温風はこの経路を繰り返し流通する。なお、上述した「熱交換器」と「エアコン室内機」を総称し、ここでは「強制循環器１４」と称する。また、室外に設置した「ヒートポンプユニット」と「エアコン室外機」を総称して、「ヒートポンプユニット１３」と称する。なお、前記エアコン室内機１４については、事例として、パナソニック電工の製品で、「天袋や地袋用のエアコン室内機」の前面グリルをはずし、この箇所に図７に示したダクト接続部材２８を装着すれば床下冷暖房用の強制循環器１４として使用が可能である。

次に図１に示す蓄熱空間１２は、室内で居間や台所等、最も優先して冷暖房したい所に設けるために、床板４下の大引き７や根太等を利用し閉鎖された空間を形成して設置されている。この蓄熱空間１２の下面および側面には、断熱板（断熱保温材）９または木材などが根太８を介して取付けられ、蓄熱材１７の蓄熱効率を向上させている。さらに前記断熱板９には給気ダクト２６が接続され強制循環器１４から冷温風１８が蓄熱空間１２内へ給気される。一方、攪拌型送風機１９に接続された排気ダクト２７は蓄熱空間１２の断熱板９に接続され、蓄熱空間１２の冷温風１８を排気口２５から吸込み、攪拌型送風機１９で床下空間１０へ排気、送風する。排気、送風された冷温風１８は、床下空間１０の広い面積を攪拌、対流し強制循環器１４に戻る循環経路が形成され、さらに強制循環器１４により繰り返し冷やされたり、暖められた冷温風１８が、再度蓄熱空間１２を経由して床下空間１０に排気、送風される。なお、断熱板９は発泡ウレタンフォーム板や発泡スチレンフォーム板等の材料やこれらの材料と合板等の複合材が、断熱保温性能に優れ、軽くて施工性も良いので適している。

次に、図１に示す冷暖房設備機器の運転等を制御する室内操作パネル１６が、室内の壁等に取付けられており、ヒートポンプユニット１３、強制循環器１４、攪拌型送風機１９等の機器運転、タイマーや季節による運転や、床下等に温度センサーを設け温度を感知させた自動制御等、本冷暖房システム運転の操作等を行う。

次に、本冷暖房システムをより効果的にするためには、図１に示すように基礎構造について、コンクリートスラブ３の下面、および布基礎の外側または内側にプラスチック発泡系等の断熱材５を設置し、熱損失を極力少なくするために一棟分全体を高気密、高断熱構造にすることが不可欠である。

次に図２（イ）は、本冷暖房システムを基礎内部に設置した住宅事例の模式図で、床下内部に設置の強制循環器１４に接続された給気ダクト２６の給気口２４を蓄熱空間１２に取付けし、該蓄熱空間１２に冷温風１８を給気する。一方、冷温風１８は給気口２４から蓄熱空間１２に敷設された蓄熱材１７を、冷やしたり、暖めたりし複数の排気口２５に排気、送風され、接続された排気ダクト２７から攪拌型送風機１９で冷温風１８を床下空間１０へ排気、送風される。排気された冷温風１８は、床下空間１０を送風、攪拌され対流し、強制循環器１４へ戻る循環経路を形成する。なお、攪拌型送風機１９からの冷温風１８の送風到達距離３７は、中基礎２で遮断されない限り、半径４ｍ以上は届く。（図２（イ）の円形は、攪拌型送風機１９から半径３ｍの平面距離の範囲を示す。）この住宅事例では、一棟に蓄熱空間１２および攪拌型送風機１９を２箇所設置した場合を示すが、床下の規模、住宅の断熱性能、地域の気候条件等により設置箇所数を設定し給気ダクト２６や排気ダクト２７の数を増減させる。

次に、図２（ロ）は、図２（イ）の床下基礎内部機器や各部材の配置と床上１階レイアウトとの平面配置関係を示し、居間や台所キッチンの下に蓄熱空間を設けている。なお、冷温風１８による必要な冷暖房熱量は、住宅の広さや断熱性能、室内外温度差、コンクリートスラブ３などの床下部材への蓄熱容量等から算定するが、電気料金の安価な夜間電力を活用し、昼間は蓄熱材１７の放熱の活用や本冷暖房システムの間欠運転等でランニングコストを低減する。さらに、本冷暖房システムは、一階や二階まで広範囲の冷暖房には容量不足で不経済と推測されるので、別途室内エアコンなどの冷暖房装置を設置した上で行う。或いは、地域性や住宅の性能、居住者の住まい方等の条件により、本冷暖房システムはベース暖房と位置付けして、夜間電力を積極的に活用した蓄熱空間１２内蓄熱により、不足分を別途エアコン等の冷暖房機器を設置しランニングコストを低減する。

次に、図３は、蓄熱空間１２内への強制循環器１４からの給気と攪拌型送風機１９への排気状態を平面図で示している。蓄熱空間１２のほぼ中央付近に給気口２４を設け、強制循環器１４から給気ダクト２６を介しこの蓄熱空間１２内へ給気する。一方、排気口２５は、蓄熱空間１２の全体を冷温風１８が、ムラなく流通できる所に適宜設置し、攪拌型送風機１９から排気ダクト２７を介し床下空間１０へ排気、送風する。この通風換気方式は、強制給気及び強制排気の第一種換気方式で、前記給気口２４および排気口２５を蓄熱空間１２内に適宜配設することにより、蓄熱空間１２内をムラなく強制的に流通させることができるので、蓄熱空間１２の上部室内空間１１が、床板４からのふく射熱３２により温度ムラの少ない冷暖房が他の床下空間１０より優先してでき、さらに、蓄熱空間１２の上部は、冷暖房の立ち上がり時間を短くできる。なお、蓄熱空間１２以外の床下空間１０についても、攪拌型送風機１９による冷温風１８の攪拌、対流により循環経路が形成され、床下の広範囲に冷温風が繰り返し対流するので、蓄熱空間１２部より冷暖房効果は少し劣るが、床板４からのふく射熱３２により室内空間１１が冷暖房される。

次に、図４は、蓄熱空間１２内に蓄熱材１７を敷設した箇所の給気口２４に、強制循環器１４に接続された給気ダクト２６から冷温風１８が給気され、冷温風１８が蓄熱空間１２内を流通し排気口２５に吸込まれる状態を示す。蓄熱材１７は、大引き７の下面に取付けられた根太８の上に設置され、地震等で落下しない様にベルト等の固定具で固定しておく。蓄熱材１７は蓄熱空間１２内の全面に敷設しても良いが、上部に家具等がある場合はその箇所は除外しても良い。なお、蓄熱材１７は、潜熱蓄熱材や水（蓄熱材）等を使用し、耐久性のあるプラスチック製のケースやプラスチック製のフイルムの袋等に入れておく。また、潜熱蓄熱材の材料は、硫酸ナトリウムや酢酸ナトリウム等で構成され、凝固点、融解点を適切な温度に設定する。

次に、図５は、図４Ａ―Ａ断面で、根太８の軸方向から視たもので、蓄熱空間１２内の部材構成と冷温風１８の流通状態を示す。給気口２４から蓄熱空間１２内に給気された冷温風１８は、蓄熱空間１２内の根太８の間や蓄熱材１７と床板４の間を流通し、蓄熱材１７を冷やしたり、暖めたりし蓄熱空間１２内の排気口２５へ吸込まれ排気ダクト２７を介し、攪拌型送風機１９から床下空間１０へ排気、送風される。蓄熱空間１２内の蓄熱材１７は冷温風１８により蓄熱され、冷暖房システムを運転停止しても一定時間自然放熱されるので、床上の室内空間をふく射熱３２により冷暖房できる。また床下空間１０についても、冷温風１８でコンクリートスラブ３や床板４等の各部材に蓄熱されるので、一定時間自然放熱されふく射熱３２により室内を冷暖房できる。なお、図面では攪拌型送風機１９は、コンクリートスラブ３の上に設置しているが、断熱板９の下に吊り下げ設置しても良い。また、攪拌型送風機１９は、上下逆にして上部を送風機吸込み口２２にしても良い。

次に、図６は、蓄熱空間１２内における部材の構成と冷温風１８の通気構造の模式図を示し、Ｃ部は床板４を貼った状態、Ｄ部は床板４を剥がした状態、Ｅ部は根太８の上に蓄熱材１７を敷設した状態を示す。通気は大引き７の下は、根太８の間を通気し、床板４と蓄熱材１７の間は縦横に流通できる。このように部材構成することで、蓄熱空間１２内は通気抵抗が少なく、隅々まで流通し効率の良い通気ができるので、蓄熱材１７の蓄熱や放熱の効率が良くなる。なお、この蓄熱空間１２構造は、新築住宅はもちろん既築住宅にも適用できる。即ち、蓄熱空間１２工事は、大引き７に床板４を貼ってから下から根太８を取り付け、蓄熱材１７を根太８の間の下から差しこみ敷設し、断熱板９を取り付けて、隙間をテープや現場ウレタン発泡処理等でふさぎ、給気口２４、排気口２５、ダクト等の部材を取り付ける。なお、２×４工法住宅にもこの仕様に準じた工事で対応が可能である。

次に、図７（イ）〜図７（ハ）は強制循環器１４の外形を示し、給気ダクト２６接続部を機器と一体化された製品かまたは、ダクト接続部材２８を別部材にして機器本体に取り付けられている。このダクト接続部材２８に取付けられたダクト継手３０に給気ダクト２６をダクトバンド３１で固定する。なお、ダクト接続部材２８およびダクト継手３０は鋼板、アルミ板などの金属製やプラスチック製等の材料で製作され、給気ダクト２６や排気ダクトは、耐久性、耐熱性があり配管作業の容易なフレキシブルのプラスチック製やアルミ等の金属製等で構成されている。

次に、図７（ニ）〜７（ヘ）は、攪拌型送風機１８からの送風量調整の実施例を示す。床下空間１０の温度のバラツキをなくするには、床下各部の温度をほぼ平均化する必要があり、各蓄熱空間１２の面積あるいは容積に応じた送風量が必要である。例えば、蓄熱空間１２の送風量を他の蓄熱空間１２より増減させ調整する場合、その一方法として、図７（ニ）のダクト継手３０部に図７（ヘ）のオリフィス２９を挿入する。ダクト継手３０の内径を最大φＤ１とすれば、図７（ヘ）のオリフィス２９の内径をφＤ２と小さくし、ダクト内流量抵抗を増加させ風量を減少させる。なお、強制循環器１４からの送風量は、ダクトの直径、ダクト長さ、曲げ数、曲げ角度、曲げ半径、オリフィス２９等による合計の経路抵抗により求められる。複数のダクト経路で各区画へ送風する場合、各経路の抵抗計算により、異なる内径のオリフィス２９で抵抗を負荷すれば、それぞれの経路の設定風量がほぼ得られるので、抵抗計算のプログラムソフトを作成すれば、求めるオリフィス２９の内径が選定できる。

次に、図８（イ）、図８（ロ）に示す送風機は、特開２００１−３５５５９８公報や、特開２００３−２８０９５公報に開示された攪拌型送風機の吸込み口２２にチャンバー２３を追加設置し、またはチャンバー２３を攪拌型送風機１９の本体ケーシングに一体に成形し、該チャンバー２３に少なくとも一個の排気ダクトを接続し、もう一方の端部にダクト継手３０で蓄熱空間１２下面の断熱板９に接続し、攪拌型送風機１９の運転により蓄熱空間１２より排気ダクト２７を介して攪拌型送風機１９内へ冷温風１８を吸込み、攪拌型送風機１９の排気口４０から床下空間へ排気する。なお、チャンバー２３の代わりに排気ダクト２７を送風機吸込み口２２に直接接続して、該排気ダクト２７に別部品としてチャンバーを取付けて分岐しても良い。なお、攪拌型送風機１９は、モーター２０に静圧の高いシロッコファン２１を取り付けているので、蓄熱空間１２から床下空間１０へ高風量の冷温風１８を排気、送風できる。

次に、攪拌型送風機１９から冷温風１８の排出の模式図を図８（ハ）に示し、シロッコファン２１により吸込まれた冷温風１８は攪拌型送風機１９の全周に設けられた複数箇所の送風機排気口４０から排気、送風される。さらに、冷温風１８の攪拌および対流３６の模式図を図８（ニ）に示し、冷温風１８は、中基礎２、布基礎１の方向に送風し、基礎に当たり攪拌および対流しながらこの区画のほぼ全空間に行き届き、強制循環器１４に戻る循環経路を形成する。

なお、本冷暖房システムにより蓄熱空間１２および床下空間１０の隅々まで通風がされさらに、冬季は床下空間１０が暖められるので、床下各部の露点が上がり結露が防止できて、高湿環境が改善される。さらに、冷暖房しない期間も攪拌型送風機１９を稼動させれば、床下空間１０の空気が絶えず動くので、高湿空気が滞留せず良好な温熱環境が形成できる。さらに、夏季エアコンの除湿機能を使用すれば、床下空間１０を除湿できるので高湿環境が改善される。

次に、床下各区画の温度のバラツキを少なくするため、図９（イ）〜図９（ニ）に示すように、中基礎２の土台６取付けアンカーボルト３４位置に、高さ２０ｍｍ巾１００ｍｍ程度、長さ１００ｍｍ程度か或いは隙間通気３８のできる連続の基礎パッキング３９（別名ねこ土台）を挿入し、中基礎２上面と土台６下面の間に隙間を設け冷温風１８が床下全体に届くようにする。本発明の冷暖房システムでは、従来の人通口だけでなく、この中基礎２部の隙間通気３８を付加した床下通風方式は、攪拌型送風機１９を使用することにより、効率的な冷暖房を行うことができる。さらに、冷温風１８の対流の障害になり易い中基礎２については、強度上問題がない限りできるだけ単純で通風し易い構造が好ましい。

１ 布基礎
２ 中基礎
３ コンクリートスラブ
４ 床板
５ 断熱材
６ 土台
７ 大引き
８ 根太
９ 断熱板
１０ 床下空間
１１ 室内空間
１２ 蓄熱空間
１３ ヒートポンプユニット（室外ユニットおよびエアコン室外機）
１４ 強制循環器（室内ユニットおよびエアコン室内機）
１５ 液体および冷媒循環パイプ
１６ 室内操作パネル
１７ 蓄熱材（潜熱蓄熱材や水蓄熱材等）
１８ 冷温風
１９ 攪拌型送風機
２０ モーター
２１ シロッコファン
２２ 送風機吸込口
２３ チャンバー
２４ 給気口
２５ 排気口
２６ 給気ダクト
２７ 排気ダクト
２８ ダクト接続部材
２９ オリフィス
３０ ダクト継手
３１ ダクトバンド
３２ ふく射熱
３３ 対流
３４ アンカーボルト
３５ 土台隙間
３６ 攪拌および対流
３７ 送風到達距離
３８ 隙間通気
３９ 基礎パッキン
４０ 送風機排気口

本発明は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるため、床下空間の一部に蓄熱材を設置した蓄熱空間をつくり、ここへヒートポンプで生成した冷風や温風を供給し、床板からのふく射熱で冷暖房する建物の床下冷暖房方法およびその装置に関する。

閉構造建物の床下空間を暖房に利用する建物が普及しつつあり、例えば、コンクリートスラブに電気ヒーターを埋設し夜間電力でコンクリートに蓄熱、日中に放熱させるスラブ蓄熱暖房方式や、レンガ等を床下空間に設置し夜間電力でレンガに蓄熱、日中に放熱させるレンガ蓄熱暖房方式や、あるいは、ヒートポンプで生成した温風をダクトを介して床下空間内に吹き出し、床上の室内空間をふく射熱により暖房する温風方式等があるが、いずれも全面的に普及していないのが現状である。なお、本願発明に関する関連技術として下記物件がある。

特開２００７−５１８５９号公報 特開２００７−７８３２４号公報 特開２００９−１０８６５４号公報

上記特許文献１では、「床下を閉鎖空間とした基礎断熱住宅における床下暖房システムであって、床下空間内に温風の吹き出しダクトを備える暖房設備を設置し、前記ダクトから吹き出される温風を前記床下空間に対流させることで、床上の室内空間を暖房するよう構成された床下暖房システムにおいて、前記ダクトの温風吹き出し口の近傍に位置する土間表面に、吹き出された温風が保有する熱が地盤へ流出することを規制する断熱板を局所的に敷設したことを特徴とする床下暖房システム。」が記載されている。

さらに特許文献２では、「冷媒を循環させる冷媒循環回路と、この冷媒循環回路の高温冷媒と水とを熱交換させて生成した温水を循環させる温水循環回路とを有するヒートポンプ装置を備え、前記ヒートポンプ装置の冷媒循環回路の高温や低温の冷媒と室内空気とを熱交換させて生成した温風や冷風を室内空間へ送り出す室内冷暖房用の室内側熱交換器と前記ヒートポンプ装置の温水循環回路の温水と床下空気とを熱交換させて生成した温風を床下空間へ送り出す床下暖房用の床下側熱交換器とを設けたことを特徴とする建物の空調システム。」が記載されている。

さらに特許文献３では、「床下空間の上方に設置された床板と該床板の上部に敷設された床仕上板との間に略全面にわたって空気通路を形成し、前記床板には前記空気通路と前記床下空間とを連通し前記空気通路に対する空気の入口となる複数の孔が厚さ方向に貫通して形成され、且つ前記床仕上板の側面に前記空気通路と連通し該空気通路からの空気の出口となる出口通路が形成されていることを特徴とする床通気構造。」が記載されている。

以上に述べた従来の床下暖房において、
前述したコンクリートスラブ蓄熱暖房方式では、ほぼ床下全面に電気ヒータを敷設するのでコスト高になり、また自然放熱のため制御がし難く、夕方になると放熱量が不足しがちになる懸念がある。またレンガ蓄熱暖房方式では、レンガの温度が約７００℃にもなり、木材の発火点（約４７０℃）より高温になるので、地震や強風時木材と近接すると火災の危険があり安全性に問題がある。さらに、温風方式では、ダクトから温風を吹き出しただけのため、温風は床下空間の隅々まで行き届き難いので、室内温度のバラツキが大きく、したがって温度ムラが大きくなる等の問題がある。

また、特許文献１では、床下空間全体について、暖房設備のダクトから吹き出された温風は床下空間を対流し、再び暖房設備に戻る循環経路が形成し難いと推測される。即ち床下空間は中基礎が複雑に配置されており、相当数の補助ファンを設置しないと、床下空間の広域を対流させるのは困難でありコスト高になる。またダクト吹き出し口近くの補助ファンは、最も抵抗が少なく、ショートサーキットにより温風吸込み量が多いが、一方、吹き出し口より遠い補助ファンは通風経路の抵抗が大きくなり、温風の吸込み量は少なくなると推測する。即ち床下の各区画の隅々まで温風が行き届き難く、温度のバラツキが大きくなり、そのため床上室内の温度ムラが大きくなる問題がある。

さらに、特許文献２では、床下側の熱交換器（以下熱交換器と称す）から温風はダクトで床下空間に吹き出され、その温風は熱交換器へリターンする循環経路を形成しているが、温風はダクト吹き出し口と熱交換器を結ぶ最小抵抗の通風経路を流通する（ショートサーキット）ため、床下の隅々まで温風が行き届き難く、各区画の温度のバラツキが大きくなる。即ち、床下空間は中基礎が複雑に配置されており、温風は主に各区画の人通口を流通することになるが、人通口の数は限られており、さらに中基礎や人通口の配置により熱交換器の設置場所やダクト配管が制約を受け、さらに熱交換器の近傍が暖か過ぎになるので、床下中央部に機器を設置する等の制約があり、さらに床下暖房レベルをダクト長で変えることで各吹き出し風量を調整しているが、区画の狭いところはダクトを長くする等が必要でコストアップにつながる恐れがあり課題である。

さらに特許文献３では、外周基礎換気口から吸排気扇で外気を給気にすることで、床下空間２の気圧が上昇するので、この気圧の高低により床下空気が貫通孔５ａから空気通路６を通じ、出口通路６ａから第２の空気通路へ流入する通気構造を採用している。しかし、床下空間をプラス圧にすることが必要のために、外気の給気が多量になる恐れがあり、特に室内外温度差の大きい冬季では、この給気量の熱損失により暖房負荷が増大する。さらに２４時間換気を含めた合計の給気量および排気量が増加するので、計画換気のバランスや換気経路の形成が崩れる恐れがあり、この点が課題である。

そこで本発明は、上記の問題点を解消するため、
コストの安い夜間電力を活用したヒートポンプで生成の冷風や温風を、閉構造された床下の隅々まで行き届かせ、温度のバラツキを低減した床下空間を作り、温度ムラのない床板からのふく射熱による低コストの冷暖房を実現できる床下冷暖房システムを提供する。

本発明は上記課題を解決するために、その発明１は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減するための閉構造建物の床下冷暖房方法であって、夜間の電力を活用し、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷却または加熱された空気を強制循環器により、少なくとも一本のダクトを介して、床板の一部と床下に設けられた断熱板により閉鎖された床下の蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材や床板を冷却または加熱し、前記蓄熱空間内の蓄熱材や床板に蓄熱すると共に、前記蓄熱空間内の空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間の外部の床下空間内に排気し、前記床下空間内で対流、放熱させ、強制循環器に戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間と前記床下空間内に冷却または加熱された空気を供給するようにしたことを特徴とする閉構造建物の床下冷暖房方法。

その発明２は、居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減するための閉構造建物の床下冷暖房装置であって、夜間の電力を活用し、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷却または加熱された空気を強制循環器により、少なくとも一本のダクトを介して、床板の一部と床下に設けられた断熱板により閉鎖された床下の蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材や床板を冷却または加熱し、前記蓄熱空間内の蓄熱材や床板に蓄熱すると共に、前記蓄熱空間内の空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間の外部の床下空間内に排気し、前床下空間内で対流、放熱させ、強制循環器に戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間と前記床下空間内に冷却または加熱された空気を供給するようにしたことを特徴とする閉構造建物の床下冷暖房装置。

本発明は、上記構成から成るので以下に示す効果が期待できる。
（１）ヒートポンプを利用し、さらにコストの安い夜間電力を活用した蓄熱材および床下空間内への蓄熱により、昼間の大幅なランニングコストが低減できる。
（２）蓄熱空間内から冷温風された空気は攪拌型送風機を用いて、床下空間の広い面積を攪拌、対流させ各区画の隅々まで行き届かせて、温度のバラツキが少ない床下空間をつくると共に、室内は、温度ムラのない床板からのふく射熱による快適な冷暖房が実現できる。
（３）日常、長時間使用するリビングやキッチン等の下に蓄熱空間を設置することで、この箇所を優先して冷暖房でき、また冷暖房の立ち上がりを短くすることが実現可能であり、この箇所以外の床下空間についても、一定の冷暖房レベルが保持できるので、例えばトイレ等もヒートショックの恐れが少なくなり、さらに、床下空間全体を均一に冷暖房した場合に比較し、蓄熱空間の冷暖房レベルを上げて、その他の床下空間を少し冷暖房レベルを下げることで、省エネルギーの効果がある。
（４）床下の隅々まで温風が行き届き暖められるので、床下各部の露点が上がり結露し難くなる。
（５）冷暖房しない期間も攪拌型送風機のみ稼動すれば、床下が通風され、たえず空気が動くので、床下空間は高湿空気が滞留せず良好な温熱環境が形成できる。
（６）室外から床下空間に給気の必要がないので、給気による熱損失がなく省エネルギーにも優れ、また計画換気（２４時間換気）の換気経路や室内気圧（負圧）等のバランスを乱すことがない。

は、本発明の実施形態を示す床下冷暖房システムの床下縦断面図を示す。 は、本発明のシステムを設置した住宅事例の模式平面図を示す。 図２（イ）は、基礎内部平面図。 図２（ロ）は、一階レイアウトと機器の配置関係を示した平面図。 は、蓄熱空間内への強制循環器からの給気と攪拌型送風機へ排気の状態を示す平面図。 は、蓄熱空間内に蓄熱材を敷設した箇所に、強制循環器を介して給気ダクトから冷温風が給気され、冷温風が蓄熱空間内を流通し排気口に吸込まれる状態を示した平面図。 は、図４のＢ―Ｂ断面で、根太の軸方向から視たもので、蓄熱空間内の部材構成と冷温風の流通状態を示す。 は、蓄熱空間内における部材の構成と冷温風の通気構造の模式図を示す。 は、強制循環器のダクト接続部材およびダクト接続部を示した図面。 図７（イ）は、図７（ロ）のＦ−Ｆ断面図。 図７（ロ）は、図７（イ）のＧ−Ｇ視正面図。図７（ハ）は、図７（ロ）のＨ−Ｈ断面図。 図７（ニ）は、ダクト接続部で図７（ハ）Ｊ断面詳細図。 図７（ホ）は、風量調整のオリフィスを設けた断面図。 図７（ヘ）は、風量調整のオリフィス部品図。 は、図１のＡ部詳細図で、攪拌型送風機の図面および攪拌型送風機から冷温風の吸込みと排気および対流を示す模式図。 図８（イ）は、攪拌型送風機および吸込みを示す縦断面図。 図８（ロ）は、図８（イ）の攪拌型送風機のＫ−Ｋ視下面図。 図８（ハ）は、図８（イ）のＬ−Ｌ断面図で攪拌型送風機から冷温風の排気、送風模式図を示す。 図８（ニ）は、攪拌型送風機から床下空間への冷温風排気と対流を示す模式図。 は、土台と中基礎の隙間通気状態を示した平面図。 図９（イ）は、土台と中基礎の隙間通気状態を示した平面図。 図９（ロ）は、図９（イ）のＭ−Ｍ縦断面図。 図９（ハ）は、図９（ロ）のＮ−Ｎ縦断面図で土台と中基礎の隙間通気状態を示す。 図９（ニ）は、床伏せ図で中基礎部の隙間通気状態を示す模式図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

本発明の床下冷暖房方法とその装置（以下「冷暖房システム」と称す）は、図１に示すように、熱エネルギー効率の高い電力を利用したヒートポンプシステムで、夜間の電力を活用し、液体や気体あるいは冷媒を用いた室外設置のヒートポンプユニット１３から作られる、冷却または加熱された空気を床下に設置した熱交換器１４により、少なくとも一本の給気ダクト２６を介して、床板４の一部と床下に設けられた断熱板９により閉鎖された床下の蓄熱空間１２に送り、該蓄熱空間１２内に設置した蓄熱材１７や床板４を冷却または加熱し、前記蓄熱空間１２内の蓄熱材１７や床板４に蓄熱すると共に、前記蓄熱空間１２内の空気を少なくとも一本の排気ダクト２７を介して引き出し、攪拌型送風機１９を用いて、前記蓄熱空間１２の外部の床下空間１０内に排気し、前記床下空間１０内で対流、放熱させ、熱交換器１４に戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間１２と前記床下空間１０内に冷却または加熱された空気を供給するように構成されている。なお、前記熱交換器１４については、事例として、コロナ社温水温風暖房「コロナエコ暖房」に使用している室内ユニットと同様な機能のものを、床下暖房用の熱交換器１４として使用が可能であり、このエコ暖房で生成の温風温度は、約５６℃と記載されている。したがって、蓄熱空間１２内の温度は、３０〜４０℃程度に設定できれば良い。

一方、冷暖房できるヒートポンプエアコンを使用の場合は、室外のエアコン室外機１３と床下内のエアコン室内機１４の間に冷媒を循環させ、前段落「００１７」と同様に、エアコン室外機１３から作られる、冷却または加熱された空気を床下に設置したエアコン室内機１４により、少なくとも一本の給気ダクト２６を介して、床板４の一部と床下に設けられた断熱板９により閉鎖された床下の蓄熱空間１２に送り、該蓄熱空間１２内に設置した蓄熱材１７や床板４を冷却または加熱し、前記蓄熱空間１２内の蓄熱材１７や床板４に蓄熱すると共に、前記蓄熱空間１２内の空気を少なくとも一本の排気ダクト２７を介して引き出し、攪拌型送風機１９を用いて、前記蓄熱空間１２の外部の床下空間１０内に排気し、前記床下空間１０内で対流、放熱させ、エアコン室内機１４に戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間１２と前記床下空間１０内に冷却または加熱された空気を供給するように構成されている。なお、前段落「００１７」で述べた「熱交換器」と本段落「００１８」で述べた「エアコン室内機」を総称して、以後「強制循環器１４」と称する。また、前段落「００１７」で述べた室外の「ヒートポンプユニット」と本段落「００１８」で述べた「エアコン室外機」を総称して、以後「ヒートポンプユニット１３」と称する。なお、前記エアコン室内機１４については、事例として、パナソニック電工の製品で、「天袋や地袋用のエアコン室内機」の前面グリルをはずし、この箇所に図７に示したダクト接続部材２８を装着すれば床下冷暖房用の強制循環器１４として使用が可能である。

次に図１に示す蓄熱空間１２は、室内で居間や台所等、最も優先して冷暖房したい所に設けるために、床板４下の大引き７や根太８等を利用し閉鎖された空間を形成して設置されている。この蓄熱空間１２の下面および側面には、断熱板（断熱保温材）９または木材などが根太８を介して取付けられ、床板４や蓄熱材１７の蓄熱効率を向上させている。さらに、前記断熱板９には給気ダクト２６が接続され強制循環器１４から冷温風１８が蓄熱空間１２内へ給気される。一方、攪拌型送風機１９に接続された排気ダクト２７は蓄熱空間１２の断熱板９に接続され、蓄熱空間１２の冷温風１８を排気口２５から吸込み、攪拌型送風機１９で前記蓄熱空間１２の外部の床下空間１０内へ排気し、前記床下空間１０内で対流、放熱させ、強制循環器１４に戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間１２と前記床下空間１０内に冷却または加熱された空気を供給する。なお、断熱板９は発泡ウレタンフォーム板や発泡スチレンフォーム板等の材料やこれらの材料と合板等の複合材が、断熱保温性能に優れ、軽くて施工性も良いので適している。

次に、図１に示す冷暖房設備機器の運転等を制御する室内操作パネル１６が、室内の壁等に取付けられており、ヒートポンプユニット１３、強制循環器１４、攪拌型送風機１９等の機器運転、タイマーや季節による運転や、床下等に温度センサーを設け温度を感知させた自動制御等、本冷暖房システム運転の操作等を行う。

次に、本冷暖房システムをより効果的にするためには、図１に示すように基礎構造について、コンクリートスラブ３の下面、および布基礎１の外側または内側にプラスチック発泡系等の断熱材５を設置し、熱損失を極力少なくするために一棟分全体を高気密、高断熱構造にすることが不可欠である。

次に図２（イ）は、本冷暖房システムを基礎内部に設置した住宅事例の模式図で、床下内部に設置の強制循環器１４に接続された給気ダクト２６の給気口２４を蓄熱空間１２に取付けし、該蓄熱空間１２に冷温風１８を給気する。一方、冷温風１８は給気口２４から蓄熱空間１２に敷設した蓄熱材１７や床板４を冷却または加熱し、複数の排気口２５に排気、送風され、接続された排気ダクト２７から攪拌型送風機１９で冷温風１８を蓄熱空間１２の外部の床下空間１０内へ排気し、床下空間１０内で対流、放熱させ、強制循環器１４へ戻る循環経路を形成し、前記蓄熱空間１２と前記床下空間１０内に冷却または加熱された空気を供給する。なお、攪拌型送風機１９からの冷温風１８の送風到達距離３７は、中基礎２で遮断されない限り、半径４ｍ以上は届く。（図２（イ）の円形は、攪拌型送風機１９から半径３ｍの平面距離の範囲を示す。）この住宅事例では、一棟に蓄熱空間１２および攪拌型送風機１９を２箇所設置した場合を示すが、床下の規模、住宅の断熱性能、地域の気候条件等により設置箇所数を設定し給気ダクト２６や排気ダクト２７の数を増減させる。

次に、図２（ロ）は、図２（イ）の床下基礎内部機器や各部材の配置と床上１階レイアウトとの平面配置関係を示し、居間や台所キッチンの下に蓄熱空間１２を設けている。なお、冷温風１８による必要な冷暖房熱量は、住宅の広さや断熱性能、室内外温度差、コンクリートスラブ３などの床下部材への蓄熱容量等から算定するが、電気料金の安価な夜間電力を活用し、昼間は蓄熱材１７の放熱の活用や本冷暖房システムの間欠運転等でランニングコストを低減する。さらに、本冷暖房システムは、一階や二階まで広範囲の冷暖房には容量不足で不経済と推測されるので、別途室内エアコンなどの冷暖房装置を設置した上で行う。或いは、地域性や住宅の性能、居住者の住まい方等の条件により、本冷暖房システムはベース暖房と位置付けして、夜間電力を積極的に活用した蓄熱空間１２内蓄熱により、不足分を別途エアコン等の冷暖房機器を設置しランニングコストを低減する。

次に、図３は、蓄熱空間１２内への強制循環器１４からの給気と攪拌型送風機１９への排気状態を平面図で示している。蓄熱空間１２のほぼ中央付近に給気口２４を設け、強制循環器１４から給気ダクト２６を介しこの蓄熱空間１２内へ給気する。一方、排気口２５は、蓄熱空間１２の全体を冷温風１８が、ムラなく流通できる所に適宜設置し、排気ダクト２７を介し攪拌型送風機１９から蓄熱空間１２の外部の床下空間１０内へ排気する。この通風換気方式は、強制給気及び強制排気の第一種換気方式で、前記給気口２４および排気口２５を蓄熱空間１２内に適宜配設することにより、蓄熱空間１２内をムラなく強制的に流通させることができるので、蓄熱空間１２の上部室内空間１１が、床板４からのふく射熱３２により温度ムラの少ない冷暖房が他の床下空間１０より優先してでき、さらに、蓄熱空間１２の上部は、冷暖房の立ち上がり時間を短くできる。なお、蓄熱空間１２以外の床下空間１０についても、攪拌型送風機１９による冷温風１８の攪拌、対流により循環経路が形成され、床下の広範囲に冷温風１８が繰り返し対流するので、蓄熱空間１２部分より冷暖房効果は少し劣るが、床板４からのふく射熱３２により室内空間１１が冷暖房される。

次に、図４は、蓄熱空間１２内に蓄熱材１７を敷設した箇所の給気口２４に、強制循環器１４に接続された給気ダクト２６から冷温風１８が給気され、冷温風１８が蓄熱空間１２内を流通し排気口２５に吸込まれる状態を示す。蓄熱材１７は、大引き７の下面に取付けられた根太８の上に設置され、地震等で落下しない様にベルト等の固定具で固定しておく。蓄熱材１７は蓄熱空間１２内の全面に敷設しても良いが、上部に家具等がある場合はその箇所は除外しても良い。なお、蓄熱材１７は、潜熱蓄熱材や水（蓄熱材）等を使用し、耐久性のあるプラスチック製のケースやプラスチック製のフイルムの袋等に入れておく。また、潜熱蓄熱材の材料は、硫酸ナトリウムや酢酸ナトリウム等で構成され、凝固点、融解点を適切な温度に設定する。

次に、図５は、図４のＢ―Ｂ断面で、根太８の軸方向から視たもので、蓄熱空間１２内の部材構成と冷温風１８の流通状態を示す。給気口２４から蓄熱空間１２内に給気された冷温風１８は、蓄熱空間１２内の根太８の間や蓄熱材１７と床板４の間を流通し、蓄熱材１７や床板４を冷却または加熱し、蓄熱空間１２内の排気口２５へ吸込まれ排気ダクト２７を介し、攪拌型送風機１９から蓄熱空間１２の外部の床下空間１０へ排気、送風される。なお、蓄熱された蓄熱材１７や床板４は、冷暖房システムを運転停止しても一定時間自然放熱されるので、床上の室内空間１１をふく射熱３２により冷暖房できる。また、蓄熱空間１２の外部の床下空間１０についても、冷温風１８でコンクリートスラブ３や床板４等に蓄熱されるので、一定時間自然放熱され、ふく射熱３２により室内を冷暖房できる。なお、図面では攪拌型送風機１９は、コンクリートスラブ３の上に設置しているが、断熱板９の下に吊り下げ設置しても良い。また、攪拌型送風機１９は、上下逆にして上部を送風機吸込み口２２にしても良い。

次に、図６は、蓄熱空間１２内における部材の構成と冷温風１８の通気構造の模式図を示し、Ｃ部は床板４を貼った状態、Ｄ部は床板４を剥がした状態、Ｅ部は根太８の上に蓄熱材１７を敷設した状態を示す。通気は大引き７の下は、根太８の間を通気し、床板４と蓄熱材１７の間は縦横に流通できる。このように部材構成することで、蓄熱空間１２内は通気抵抗が少なく、隅々まで流通し効率の良い通気ができるので、蓄熱材１７の蓄熱や放熱の効率が良くなる。なお、この蓄熱空間１２構造は、新築住宅はもちろん既築住宅にも適用できる。即ち、蓄熱空間１２工事は、大引き７に床板４を貼ってから下から根太８を取り付け、蓄熱材１７を根太８の間の下から差しこみ敷設し、断熱板９を取り付けて、隙間をテープや現場ウレタン発泡処理等でふさぎ、給気口２４、排気口２５、ダクト等の部材を取り付ける。なお、２×４工法住宅にもこの仕様に準じた工事で対応が可能である。

次に、図７（イ）〜図７（ハ）は強制循環器１４の外形を示し、給気ダクト２６接続部を機器と一体化された製品かまたは、ダクト接続部材２８を別部材にして機器本体に取り付けられている。このダクト接続部材２８に取付けられたダクト継手３０に給気ダクト２６をダクトバンド３１で固定する。なお、ダクト接続部材２８およびダクト継手３０は鋼板、アルミ板などの金属製やプラスチック製等の材料で製作され、給気ダクト２６や排気ダクトは、耐久性、耐熱性があり配管作業の容易なフレキシブルのプラスチック製やアルミ等の金属製等で構成されている。

次に、図７（ニ）〜７（ヘ）は、強制循環器１４からの送風量調整の実施例を示す。床下空間１０の温度のバラツキをなくするには、床下各部の温度をほぼ平均化する必要があり、各蓄熱空間１２の面積あるいは容積に応じた送風量が必要である。例えば、蓄熱空間１２の送風量を他の蓄熱空間１２より増減させ調整する場合、その一方法として、図７（ニ）のダクト継手３０部に図７（ヘ）のオリフィス２９を挿入する。ダクト継手３０の内径を最大φＤ１とすれば、図７（ヘ）のオリフィス２９の内径をφＤ２と小さくし、ダクト内流量抵抗を増加させ風量を減少させる。なお、強制循環器１４からの送風量は、ダクトの直径、ダクト長さ、曲げ数、曲げ角度、曲げ半径、オリフィス２９等による合計の経路抵抗により求められる。複数のダクト経路で各区画へ送風する場合、各経路の抵抗計算により、異なる内径のオリフィス２９で抵抗を負荷すれば、それぞれの経路の設定風量がほぼ得られるので、抵抗計算のプログラムソフトを作成すれば、求めるオリフィス２９の内径が選定できる。

次に、図８（イ）、図８（ロ）に示す送風機は、特開２００１−３５５５９８公報や、特開２００３−２８０９５公報に開示された攪拌型送風機の吸込み口２２にチャンバー２３を追加設置し、またはチャンバー２３を攪拌型送風機１９の本体ケーシングに一体に成形し、該チャンバー２３に少なくとも一個の排気ダクトを接続し、もう一方の端部にダクト継手３０で蓄熱空間１２下面の断熱板９に接続し、攪拌型送風機１９の運転により蓄熱空間１２より排気ダクト２７を介して攪拌型送風機１９内へ冷温風１８を吸込み、攪拌型送風機１９の排気口４０から床下空間へ排気する。なお、チャンバー２３の代わりに排気ダクト２７を送風機吸込み口２２に直接接続して、該排気ダクト２７に別部品としてチャンバーを取付けて分岐しても良い。なお、攪拌型送風機１９は、モーター２０に静圧の高いシロッコファン２１を取り付けているので、蓄熱空間１２から蓄熱空間１２の外部の床下空間１０へ高風量の冷温風１８を排気、送風できる。

次に、攪拌型送風機１９から冷温風１８の排出の模式図を図８（ハ）に示し、シロッコファン２１により吸込まれた冷温風１８は攪拌型送風機１９の全周に設けられた複数箇所の送風機排気口４０から排気、送風される。さらに、冷温風１８の攪拌および対流３６の模式図を図８（ニ）に示し、冷温風１８は、中基礎２、布基礎１の方向に送風し、基礎に当たり攪拌および対流しながらこの区画のほぼ全空間に行き届き、強制循環器１４に戻る循環経路を形成する。

なお、本冷暖房システムにより蓄熱空間１２および床下空間１０の隅々まで通風がされ、さらに、冬季は床下空間１０が暖められるので、床下各部の露点が上がり結露が防止できて、高湿環境が改善される。さらに、冷暖房しない期間も攪拌型送風機１９を稼動させれば、床下空間１０の空気が絶えず動くので、高湿空気が滞留せず良好な温熱環境が形成できる。さらに、夏季エアコンの除湿機能を使用すれば、床下空間１０を除湿できるので高湿環境が改善される。

次に、床下各区画の温度のバラツキを少なくするため、図９（イ）〜図９（ニ）に示すように、中基礎２の土台６取付けアンカーボルト３４位置に、高さ２０ｍｍ巾１００ｍｍ程度、長さ１００ｍｍ程度か或いは隙間通気３８のできる連続の基礎パッキング３９（別名ねこ土台）を挿入し、中基礎２上面と土台６下面の間に隙間を設け冷温風１８が床下全体に届くようにする。本発明の冷暖房システムでは、従来の人通口だけでなく、この中基礎２部の隙間通気３８を付加した床下通風方式は、攪拌型送風機１９を使用することにより、効率的な冷暖房を行うことができる。さらに、冷温風１８の対流の障害になり易い中基礎２については、強度上問題がない限りできるだけ単純で通風し易い構造が好ましい。

１ 布基礎
２ 中基礎
３ コンクリートスラブ
４ 床板
５ 断熱材
６ 土台
７ 大引き
８ 根太
９ 断熱板
１０ 床下空間
１１ 室内空間
１２ 蓄熱空間
１３ ヒートポンプユニット（室外ユニットおよびエアコン室外機）
１４ 強制循環器（室内ユニットおよびエアコン室内機）
１５ 液体および冷媒循環パイプ
１６ 室内操作パネル
１７ 蓄熱材（潜熱蓄熱材や水蓄熱材等）
１８ 冷温風
１９ 攪拌型送風機
２０ モーター
２１ シロッコファン
２２ 送風機吸込口
２３ チャンバー
２４ 給気口
２５ 排気口
２６ 給気ダクト
２７ 排気ダクト
２８ ダクト接続部材
２９ オリフィス
３０ ダクト継手
３１ ダクトバンド
３２ ふく射熱
３３ 対流
３４ アンカーボルト
３５ 土台隙間
３６ 攪拌および対流
３７ 送風到達距離
３８ 隙間通気
３９ 基礎パッキン
４０ 送風機排気口

Claims (2)

1. 居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるために、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷やしたり、暖めたりした空気を強制循環器を介し、少なくとも一本のダクトを介して、床下空間の一部を使用した閉鎖された蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材を冷やしたり、暖めたりすると共に、ここで得られた、冷やしたり、暖めた空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、これを攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間を含むすべての蓄熱空間内に、冷温風空気を繰り返し供給するようにしたことを特徴とする閉構造された建物の床下冷暖房方法。
2. 居室に備えた冷暖房装置の昼間のエネルギー損失を低減する目的で、夜間の電力を活用し、そのふく射熱を用いるために、液体や気体あるいは冷媒を用いたヒートポンプから作られる、冷やしたり、暖めたりした空気を強制循環器を介し、少なくとも一本のダクトを介して、床下空間の一部を使用した閉鎖された蓄熱空間に送り、該蓄熱空間内に設置した蓄熱材を冷やしたり、暖めたりすると共に、ここで得られた、冷やしたり、暖めた空気を少なくとも一本のダクトを介して引き出し、これを攪拌型送風機を用いて、前記蓄熱空間を含むすべての蓄熱空間内に、冷温風空気を繰り返し供給するようにしたことを特徴とする閉構造された建物の床下冷暖房装置。