JP2022038450A

JP2022038450A - 冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋及び冷気貯留槽を用いる建屋の冷・暖房方法

Info

Publication number: JP2022038450A
Application number: JP2020142968A
Authority: JP
Inventors: 孝之森田; Takayuki Morita; 弘美長谷川; Hiromi Hasegawa
Original assignee: Karaya Co Ltd
Current assignee: Karaya Co Ltd
Priority date: 2020-08-26
Filing date: 2020-08-26
Publication date: 2022-03-10

Abstract

【課題】重力換気による冷気・暖気の自然対流に冷気貯留槽を用いることにより、建屋内の冷気と暖気の環流を無動力で行い、湿度調整型自然排気口を用いることで送風ファンと送風ダクトの設置を不要にすることで、空調費、設備費及び管理費を不要にすることを目的とする。【解決手段】気密構造の建屋１の床下空間７から屋根裏空間１６を連通する通気路１９、２０が設けてある。屋根裏空間１６に冷却用機器２３を備えた冷気貯留槽２２を設置し、床下空間７に暖房用機器２６が設置してある。屋根部５に湿度調整型自然排気口２５が設けてあり、床下空間７に外気を浄化して供給する給気ファン２４が建屋１内に設置してある。夏季には暖房用機器２６の稼働を停止し、冷気貯留槽２２に蓄えた冷気を通気路２０を介して自然流下させて建屋１内を冷房し、冬季には冷却用機器２３の稼働を停止し、屋内の湿度に応じて湿度調整型自然排気口２５を作動させて重力換気の量を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、冷気は重く、暖気は軽いという冷気と暖気の温度差による重力換気の自然対流を活用することにより、建屋内の冷房と暖房の温調を円滑に実現し、また冷暖房費を最小限に抑制する冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋及び冷気貯留槽を用いる建屋の冷・暖房方法に関する。

図３及び図４に従来技術の建屋における冷・暖房方法について説明する。先ず、両図に示す建屋について説明する。図において、５１は建屋で、該建屋５１は地盤Ｇに設置したスラブ５２と、該スラブ５２上に立設した基礎５３と、該基礎５３上に立設した４面の外壁５４、５４、・・と、該外壁５４の上に設置した屋根部５５とから大略構成してある。

５６は前記スラブ５２に対面して設けた一階床部で、該一階床部５６とスラブ５２との間は床下空間５７になっている。５８は一階天井部で、該一階天井部５８と一階床部５６との間は一階空間５９になり、仕切り壁６０によって一階空間５９は複数の部屋５９Ａに画成してある。６１は前記一階天井部５８から離間して設けた二階床部、６２は該二階床部６１から離間して設けた二階天井部で、該二階天井部６２と二階床部６１との間に形成される二階空間６３は仕切り壁６４によって複数の部屋６３Ａに画成してあり、二階天井部６３と屋根部５５との間は屋根裏空間６５になっている。そして、該屋根裏空間６５には一対の隔壁６６、６６によって空調室６７が画成してある。

６８は前記一階空間５９から二階空間６３に掛けて設けた階段である。６９、６９、・・・は一階床部５６、一階天井部５８、二階床部６１、二階天井部６２、隔壁６６に夫々形成した通気孔である。７０は前記空調室６７に設置した送風ファン、７１は二階天井部６２に設置した冷房用機器、７２は床下空間５７に設置した暖房用機器である。

上述の構成からなる建屋５１では、送風ファン７０を設置する空調室６７という閉鎖的な空間を設け、夏季に冷房する場合は、暖房用機器７２の運転を停止し、図３に示すように、冷房用機器７１と送風ファン７０を運転して冷気を各通気口６９から二階空間６３に流下させている。この時、暖気より重い冷気は、階段６８から一階空間５９へと流下することで建屋５１内全体を冷房するようになっている。
また、冬季に暖房する場合は、図４に示すように、冷房用機器７１の運転を停止し、暖房用機器７２及び送風ファン７０を稼働して暖気を還流させることで建屋５１内全体を暖房するようになっている。

見出せず。

上述した従来技術においては、屋根裏空間６５に閉鎖的な空調室６７を設けているので、建屋５１内の暖かい空気の回収効率が悪く冷房効率が良いとは言えない。また、冬は屋根裏空間６５に暖かい空気が溜ることから、暖房用機器７２の暖房効率が悪いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、気密性建屋内における下降空気量＝上昇空気量の関係を踏まえ、冷気と暖気の重力換気による自然対流に冷気貯留槽を活用することにより、建屋内の冷気と暖気の環流を無動力で行うことで空調費を節減し、また外気温度に応じて自動停止する給気ファンと湿度調整型自然排気口を併用することで冷暖房費を最小限に抑制することができるし、送風ファンと送風ダクトの設置を不要にできる冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋及び冷気貯留槽を用いる建屋の冷・暖房方法を提供することを目的とする。

（１）上述した課題を解決するために構成した請求項１に係る本発明の手段は、床下空間と屋根裏空間を有し、該床下空間から屋根裏空間を連通する通気路を設けてある気密構造の建屋において、前記屋根裏空間に冷却用機器を備えた冷気貯留槽を設置し、前記床下空間に暖房用機器を設置し、前記建屋内に該床下空間に外気を浄化して供給する給気ファンを設置し、夏季には前記暖房用機器の稼働を停止し、前記冷却用機器により生成して前記冷気貯留槽に蓄えた冷気を前記通気路を介して自然流下させることにより前記建屋内を冷房し、冬季には前記冷却用機器の稼働を停止し、前記暖房用機器を稼働して前記床下空間の暖気を前記通気路を介して自然上昇させることにより前記建屋内を暖房するようにしてなる。
（２）そして、前記建屋を構成する屋根部は、断熱性を有しているとよい。
（３）また、前記屋根裏空間は、隔壁を設けない開放空間に形成してあるとよい。
（４）また、前記建屋に屋内の湿度に応じて開口量が大小可変の湿度調整型自然排気口を設け、前記給気ファンは外気温度の低下に応じて稼働を自動停止する機能を持たせた構成とし、外気温度の低下に応じて前記給気ファンの稼働を停止して開放状態とし、屋内の湿度上昇に応じて前記湿度調整型自然排気口の開口量を拡大することで、重力換気により前記給気ファンから流入する外気を屋内に循環させて前記湿度調整型自然排気口から屋外に放出し、屋内の湿度下降に応じて該湿度調整型自然排気口の開口量が縮小されることにより重力換気による外気導入を抑制するようにするとよい。
（５）更に、請求項５に係る本発明を構成する手段は、床下空間と屋根裏空間を有する建屋を気密構造に構成し、該床下空間と屋根裏空間を通気路で連通し、前記屋根裏空間に冷却用機器を備えた冷気貯留槽を設置し、前記床下空間に暖房用機器を設置し、給気ファンにより該床下空間に外気を浄化して供給し、冬季には前記冷却用機器の稼働を停止し、前記暖房用機器を稼働して前記床下空間の暖気を前記通気路を介して自然上昇させることにより前記建屋内を暖房し、夏季には前記暖房用機器の稼働を停止し、前記冷却用機器により生成して前記冷気貯留槽に蓄える冷気を前記通気路を介して自然流下させることにより前記建屋内を冷房するようにしたことにある。
（６）そして、前記建屋に屋内の湿度に応じて開口量が大小可変の湿度調整型自然排気口を設け、前記給気ファンは外気温度の低下に応じて稼働を自動停止する機能を持たせてあり、外気温度が低下するのに応じて前記給気ファンは稼働を停止して開放状態とし、屋内の湿度上昇に応じて前記湿度調整型自然排気口の開口量を拡大することで、重力換気により前記給気ファンから流入する外気を屋内に循環させて前記湿度調整型自然排気口から屋外に放出し、屋内の湿度下降に応じて該湿度調整型自然排気口の開口量が縮小されることにより重力換気による外気導入を抑制するようにするとよい。

本発明は上述の如く構成したから、下記の諸効果を奏する。
（１）気密性建屋における下降空気量＝上昇空気量の関係を踏まえ、冷気は重く、暖気は軽いことに基づく重力換気により生じる自然対流に着目し、屋根裏空間に冷気貯留槽を設置することで、夏季には冷気環流用の動力を用いることなく建屋内の冷房を行うことができる。
（２）空調のために夏季に用いるのは冷却用機器、冬季に用いるのは暖房用機器だけであり、送風ファンや送風ダクトの設置は不要であるので、設備費、維持管理費を不要にできる。
（３）屋根部は断熱性を有する構成にしたから、冷気貯留槽に蓄える冷気の温度上昇を抑制できる。
（４）冷気貯留槽を設置した屋根裏空間は、隔壁を設けない開放空間に形成したから、上昇して屋根裏空間に流入する暖気は冷気と制約なく混合するので、建屋内の温度ムラを抑制できる。
（５）外気温度に応じて自動停止する給気ファンと湿度調整型自然排気口を併用することで、外気温度が低い状態での屋内の湿度の高低に応じて外気の導入を制御することで冷暖房費を最小限に抑制することができる。

図１及び図２は本発明の実施の形態に係り、図１は夏季における冷気の環流状態を示す二階建て建屋の断面図である。冬季における暖気の環流状態を示す二階建て建屋の断面図である。図３及び図４は従来技術を示し、図３は夏季における冷気の環流状態を示すててやの断面図である。冬季における暖気の環流状態を示す建屋の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１において、１は気密構造からなる建屋、２は該建屋１を構成して地盤Ｇに設置したスラブ、３は該スラブ２に起立した基礎、４，４、・・は該基礎に立設した４面の外壁である。５は該外壁４の上お設置した屋根部で、該屋根部５は断熱材５Ａを被覆することにより断熱性を持たせてある。６は前記スラブ２に対面して設けた一階床部で、該一階床部６とスラブ２との間は床下空間７に画成してある。そして、該床下空間７には後述する浄化空気放出管２４Ｃを支持する管支持材８が設けてある。

９は一階天井部で、該一階天井部９と一階床部６との間の一階空間１０は仕切り壁１１によって複数の部屋１０Ａに画成してある。１２は前記一階天井部９から離間して設けた二階床部、１３は該二階床部１２から離間して設けた二階天井部で、該二階天井部１３と二階床部１２との間の二階空間１４は仕切り壁１５によって複数の部屋１４Ａに画成してあり、二階天井部１３と屋根部５との間は天井裏空間１６になっている。

１７は前記一階空間１０と二階空間１４を連通する階段で、該階段１７下の一階床部６には床下空間７に連通する床ガラリ１８が設けてある。１９は床下空間７と二階空間１４に連通して設けた一側上昇通気筒、２０は階段１７の他側に設けた他側上昇通気筒で、該両上昇通気筒１９、２０は床下空間７の暖気（冷気）を二階空間１４側に流動させるためのものである。また、２１、２１、・・・は、一階床部６、二階天井部１３に夫々設けた通気孔で、該各通気孔２１を介して冷気が下降し、暖気が上昇するようになっている。

２２は二階天井部１３上に設置して屋根裏空間１６に設けた断熱性を有する合成樹脂製の冷気貯留槽を示す。該冷気貯留槽２２は四角形の底板２２Ａと、該底板２２Ａの四辺に立設した枠板２２Ｂ、２２Ｂ、・・とから上方が開放した箱側に構成してあり、底板２２Ａには二階天井部１３の通気孔２１に連通する放出孔（図示せず。）が形成してある。そして、冷気貯留槽２２内には冷却用機器２３が設置してあり、該冷却用機器２３により生成した冷気は一旦蓄えられて前記放出孔から通気孔２１を介して二階空間１４側に流下するようになっている。

２４は建屋１内に外気を浄化して２４時間供給する給気ファンを示す。該給気ファン２４は一階の部屋１０Ａに設置してあり、外気浄化フィルタを有するファン本体２４Ａと、該ファン本体２４Ａに接続し、吸引口が屋外に開口する外気導入管２４Ｂと、ファン本体２４Ａに接続し、床下空間７に伸長して管支持材８にされて先端が開口する浄化空気放出管２４Ｃとから構成してある。

２５は屋根部５に設け、屋根裏空間１６を屋外に連通する湿度調整型自然排気口である。該湿度調整型自然排気口２５は屋内の相対湿度に応じて開口量が自動的に拡大、縮小するもので、部屋１０Ａ（１４Ａ）に人がいて湿度が高い場合は開口量が大きくなり、人の不在により湿度が低い場合は開口量が絞られる機能を有する。
上述した湿度調整型自然排気口２５の作用について、外気温度が例えば０℃で、暖房機器を働かせた屋内温度が２２℃を例として、以下に場合を分けて説明する。人等の存在で屋内の湿度が高い場合、湿度調整型自然排気口２５は開口量が大となり、また外気温度の低下に応じて給気ファン２４は温度センサにより自動停止して開放状態になる。外気温度と屋内温度の温度差から重力換気により給気ファン２４から無動力で外気が導入され、屋内を流動して湿度調整型自然排気口２５から屋外に放出される。
他方、屋内が無人で湿度が低い場合は湿度調整型自然排気口２５の開口量が絞られた状態になり、重力換気による自然対流が抑制されて外気の導入が絞られる結果、暖房費を節約することができる。
このように、屋内の湿度高低に応じて湿度調整型自然排気口２５と、外気温度に応じた給気ファン２４の稼働を制御することで、屋内の換気量を調整して暖房費と稼働費を節減することができる。
なお、給気ファン２４が稼働を停止する温度は厳寒地等の地域差を考慮して種々設定できるものである。

本実施の形態に係る冷・暖房建屋は上述の構成からなるもので、以下にその作用について詳述する。先ず、給気ファン２４を２４時間稼働して床下空間７に浄化した外気を供給することで、建屋１は外気を押込む第二種換気を行っている。そして、図１に示すように、夏季には、暖房用機器２６の稼働を停止し、冷却用機器２３を稼働して冷気を生成して冷気貯留槽２２に蓄える。冷気貯留槽２２内の冷気はその重量により底板２２Ａの放出孔から通気孔２１を介して二階空間１４に流下し、階段１７から一階空間１０に流入して冷却する。

他方、二階空間１４内の暖気は降下する冷気に押し下げられて階段１７から一階空間１０に流入し、床ガラリ１８から床下空間７に流入する。そして、冷気より軽量の暖気は上昇通気筒１９、２０内を上昇して二階空間１４に放出される。このように重力換気により建屋１内では冷気と暖気の無動力による自然対流が行われることで、冷房用の送風ファンや送風ダクトを設置しないで夏季においても建屋１内の空調を快適に維持することができる。

また、図２に示すように、冬季には、冷却用機器２３の運転を停止し、暖房用機器２６を稼働して床下空間７に暖気を供給する。暖気は階段１７、上昇通気筒１９、２０、通気孔２１を夫々流通して一階空間１０、二階空間１４に流入して加温することで、建屋１内の全体を暖房する。
そして、外気温度が例えば０℃まで低下した場合には、給気ファン２４が自動停止し、屋内の湿度に応じて湿度調整型自然排気口２５の開口量が変動することで外気の流入を抑制し、暖房費を節減する。

また、屋根裏空間１６に設けた湿度調整型自然排気口２５は、人の存否による湿度の変化に応じて開口量が可変であるので、第二種換気の強制給気による加圧機能を維持しながら建屋１内の湿度を適切に保つことができる。

なお、実施の形態では二階建て建屋を例に挙げて説明したが、本願発明は平屋建て建屋にも実施できるものである。

１建屋
５屋根部
５Ａ断熱材
７床下空間
１６屋根裏空間
１９、２０上昇通気筒
２１通気孔
２２冷気貯留槽
２３冷却用機器
２４給気ファン
２５湿度調整型自然排気口
２６暖房用機器

Claims

床下空間と屋根裏空間を有し、該床下空間から屋根裏空間を連通する通気路を設けてある気密構造の建屋において、前記屋根裏空間に冷却用機器を備えた冷気貯留槽を設置し、前記床下空間に暖房用機器を設置し、前記建屋内に該床下空間に外気を浄化して供給する給気ファンを設置し、夏季には前記暖房用機器の稼働を停止し、前記冷却用機器により生成して前記冷気貯留槽に蓄えた冷気を前記通気路を介して自然流下させることにより前記建屋内を冷房し、冬季には前記冷却用機器の稼働を停止し、前記暖房用機器を稼働して前記床下空間の暖気を前記通気路を介して自然上昇させることにより前記建屋内を暖房するようにしてなる冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋。
前記建屋を構成する屋根部は、断熱性を有していることを特徴とする請求項１記載の冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋。
前記屋根裏空間は、隔壁を設けない開放空間に形成してあることを特徴とする請求項１記載の冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋。
前記建屋に屋内の湿度に応じて開口量が大小可変の湿度調整型自然排気口を設け、前記給気ファンは外気温度の低下に応じて稼働を自動停止する機能を持たせた構成とし、外気温度の低下に応じて前記給気ファンの稼働を停止して開放状態とし、屋内の湿度上昇に応じて前記湿度調整型自然排気口の開口量を拡大することで、重力換気により前記給気ファンから流入する外気を屋内に循環させて前記湿度調整型自然排気口から屋外に放出し、屋内の湿度下降に応じて該湿度調整型自然排気口の開口量が縮小されることにより重力換気による外気導入を抑制するようにしてある請求項１記載の冷気貯留槽を用いる冷・暖房建屋。
床下空間と屋根裏空間を有する建屋を気密構造に構成し、該屋根裏空間と床下空間を通気路で連通し、前記屋根裏空間に冷却用機器を備えた冷気貯留槽を設置し、前記床下空間に暖房用機器を設置し、給気ファンにより該床下空間に外気を浄化して供給し、冬季には前記冷却用機器の稼働を停止して前記暖房用機器を稼働し、重力換気により前記床下空間の暖気を前記通気路を介して自然上昇させることにより前記建屋内を暖房し、夏季には前記暖房用機器の稼働を停止し、前記冷却用機器により生成して前記冷気貯留槽に蓄える冷気を前記通気路を介して自然流下させることにより前記建屋内を冷房するようにしてなる冷気貯留槽を用いる建屋の冷・暖房方法。
前記建屋に屋内の湿度に応じて開口量が大小可変の湿度調整型自然排気口を設け、前記給気ファンは外気温度の低下に応じて稼働を自動停止する機能を持たせてあり、外気温度が低下するのに応じて前記給気ファンは稼働を停止して開放状態とし、屋内の湿度上昇に応じて前記湿度調整型自然排気口の開口量を拡大することで、重力換気により前記給気ファンから流入する外気を屋内に循環させて前記湿度調整型自然排気口から屋外に放出し、屋内の湿度下降に応じて該湿度調整型自然排気口の開口量が縮小されることにより重力換気による外気導入を抑制するようにしてある請求項５記載の冷気貯留槽を用いる建屋の冷・暖房方法。