JP2023160111A - 対流による建物の空調構造 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の冷暖気空気循環型建物は、単純に、床下空気を、通気空間を利用し天井裏空間（小屋裏空間）に、ファン、及びガラリ、又は開閉部材を介し、循環送風する構造である。従って、循環送風による、建物の室内環境維持には有効であるが、気流の有する断熱効果に着目した天井裏空間を介した循環の利用には、改良の余地がある。【解決手段】本発明は、天井裏空間の冷暖気の送風、及び建物外排気を介し、建物内空気（部屋空気）の清澄化、冷暖環境の確保が図れ、かつ省エネ達成が図れる。殊に、天井裏空間において、不要とする空気（例えば、汚染空気、温湿度不適格空気等）の外部放出が図れる。【選択図】 図１

Description

本発明は、対流による建物の空調構造に関する。

従来からの快適な住居環境の向上及び維持に加え、昨今、気候変動、経済性の観点、健康管理の必要性、更にはコロナ禍等の状況下で、健全な住居・生活環境の維持が一層注目されている。

それらに役立つ住居空調環境（建物の空調環境「空調構造」）を提供するための既存の技術としては例えば、以下の特許文献（１）～特許文献（３）が挙げられる。
（１） 特開平１０－１８３７９１号公報に開示されている発明であり、目的は、建物の躯体内部の湿潤化を防止、断熱材の劣化や木材の腐朽を防止できる通気層を備えた構造であって、壁は、構造用面材、内装材、断熱材及び通気層を備え、天井は、天井根太、内装材、断熱材及び天井裏空間を備え、壁の通気層と天井の天井裏空間は、室内側に開放され、かつ通気路（通気層）を介して連続する（文献１）。
（２） 特開平１１－０５１４４０号公報に開示されている発明であり、目的は、建築物は、湿潤化を一層確実に防止し得る防湿機能を備えた構造であり、気密断熱構造を備えた木造または鉄骨木造の建築物において、気密断熱構造は、外側に向かって、第１の防湿材、断熱材、第２の防湿材及び通気空間でなり、通気空間は、躯体の通気口のダンパー装置で、外気と通気または遮蔽可能に構成し、各ダンパー装置は、第２の防湿フィルムを挟み込む状態で躯体に対して気密に取り付け、シール材と協働的に機能する蓋部材により通気口を気密に封止し、床下と天井との間に、空気循環路（通気層）を設けた構造である（文献２）。
（３） 特開２００７－１６３０２３号公報に開示されている発明であり、目的は、ストレスのない快適な室内環境と、省エネタイプの家屋に最適な冷暖房装置の提供であり、床下通気層と、屋根裏の天井板裏通気層を、連通する内壁裏通気層（通気層）を設け、送風ファンとルームヒーター、及び循環促進装置を設けて、天井板裏通気層、及び内壁裏通気層、冷暖房空気を循環し、最適な家屋の空気循環を図る（文献３）。

特開平１０－１８３７９１号公報 特開平１１－０５１４４０号公報 特開２００７－１６３０２３号公報

建物、特に住宅においては従来から、冷暖房の省エネルギー化を目的とした高気密化・高断熱化が進められ、同時にそれに伴う建物内部の湿潤化・結露の防止、温度ムラの解消、換気の促進などのために、壁面、天井、床下などに通気層を設けることが行われている。例えば、前記文献１～文献３を始めとして、従来の冷暖気空気循環型建物においては、単純に、床下や外壁側の空気を、通気空間を利用して天井裏空間（小屋裏空間）に、ファン及び／又は換気扇及び／又はガラリ及び／又は開閉部材を介して、循環送風する構造が見られる。これらは循環送風による建物の室内環境維持にはある程度有効であるが、通気層の活用、特に天井裏空間を含めた循環及び気流の利用には、空調・断熱性能、施工容易性、経済性などの観点から、更なる改良の余地と可能性がある。例えば、文献１～３をはじめとする類似の空調構造では、通気層の利用は、温度差のある空気を移動させることで物内の温度の調和や温度差及び／又は湿度差の解消を図ることに留まる。本願発明者の意図する、ある程度の流速を有する気流が熱を運び去ることで実現される断熱効果に着目した構造は、本願発明者の発明（例えば特許６８５００５０号公報であり、建物の床下、側壁、及び屋根の斜面に通気層を巡らせ、それらをガラリやダクトで連通させて、そこにファンなどを利用して空気を循環させることで、省エネルギーで効果的な建物の空調・断熱を実現するが、小屋裏には通気層を有さない）を除いてはほとんど見当たらない。本願発明は、通気層内で空気を積極的に移動させることによる優れた断熱効果を、建物側面だけではなく天井空間にも適用して、屋根から居住空間内への熱の伝導を大幅に抑制する空調構造であって、同時に費用対効果に優れかつ施工の容易な、従来にない空調構造を提供することを意図する。

本発明では、建物の側壁全体に巡らせた空調・断熱効果を有する通気層を、天井に設けた通気層と連通させて、空気が屋内から屋外へと一方向にスムーズに流れることのできる流路が形成される。この流路に気流を生じさせて、屋根を介して熱せられた／冷やされた小屋裏に沈滞する暖気／冷気の熱を、それらが居住空間を構成する天井、壁、床などの構造材に伝導する前に積極的に運び去ることによって、天井から居住空間への熱伝導を効果的に阻害して、居住空間内の温度・湿度調整を達成する。具体的には、建物外壁と居住空間の内壁との間に設けた側面通気層から、天井板と小屋裏に横方向に差し渡した仕切板との間に形成した通気空間（天井袋）を通り、反対側の側面通気層を経て建物外部へと空気が流れる流路と、同じく側面通気層から小屋裏を通り、反対側の側面通気層を経て建物外部へと空気が流れる流路と、が、比較的簡便かつ費用対効果の高い方法で効果的に形成される構造を提供する。

請求項１の発明では、
建物の基礎に設けた、１階床下空間と建物外部を連通する基礎通気孔と、
建物を構築する内外側壁と、
内外側壁間に形成された通気層と、
内外側壁下端にある通気層の下端開口部と、
内側壁に設けた、通気層と建物の室内を連通する第１・第２通気口と、
第１・第２通気口に設けた第１・第２ファンと、
建物の最上階の天井に形成した第１天井袋、及びそれ以外の第２天井袋と、
第１天井袋の内側壁に設けた、通気層と連通するガラリと、
一方棟側のガラリに設けた第３ファンと、
第１天井袋の上に形成した天井裏空間と、
天井裏空間の両方の妻側の内側壁に設けた、通気層と連通する天井妻側通気口と、
一方妻側の天井妻側通気口に設けた換気扇と、
で構成する、対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項１では、二階建ての建物において、前述した、例えば、天井裏空間の断熱及び冷暖気の送風、及び建物外排気を介し、建物内空気（部屋空気）の清澄化、冷暖環境の確保が図れ、かつ省エネ達成が図れる。殊に、天井裏空間において、屋根からの熱の伝達を効果的に排除すると共に、不要とする空気（例えば、汚染空気、温湿度不適格空気等であって、排気目的の空気（排気空気）とする）の外部放出が図れるが、その為に、例えば、汚染・温湿度範囲外等検知用のセンサ、通気層分岐通路等の手段を付設するのがよい。

請求項２の発明では、
建物の基礎に設けた、１階床下空間と建物外部を連通する基礎通気孔と、
建物を構築する内外側壁と、
内外側壁間に形成された通気層と、
内外側壁下端にある通気層の下端開口部と、
内側壁に設けた、通気層と建物の室内を連通する第１通気口と、
第１通気口に設けた第１ファンと、
建物の天井に形成した第１天井袋と、
第１天井袋の内側壁に設けた、通気層と連通するガラリと、
一方棟側のガラリに設けた第３ファンと、
第１天上袋の上に形成した天井裏空間と、
天井裏空間の両方の妻側の内側壁に設けた、通気層と連通する天井妻側通気口と、
一方妻側の天井妻側通気口に設けた換気扇と、
で構成する、対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項２では、一階建ての建物において、請求項１と同様の効果を達成できる。

請求項３の発明では、
第１・第２ファン、及び／又は第３ファン、及び／又は換気扇の作用によって、
建物の室内→第１・第２通気口→通気層への空気の流れと、
下端開口部→通気層→他方棟側のガラリ→第１天井袋→一方棟側のガラリ→一方棟側の通気層→一方棟側の下端開口部→建物の屋外への空気の流れと、
下端開口部→通気層→他方妻側の天井妻側通気口→天井裏空間→一方妻側の天井妻側通気口→一方妻側の通気層→一方妻側の下端開口部→建物外部への空気の流れと、
が確保される、請求項１に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項３では、本願発明の効果を達成するための通気層内の気流の生成が可能になり、本願発明の効果が一層高められる。

請求項４の発明では、
第１ファン、及び／又は第３ファン、及び／又は換気扇の作用によって、
建物の室内→第１通気口→通気層への空気の流れと、
下端開口部→通気層→他方棟側のガラリ→第１天井袋→一方棟側のガラリ→一方棟側の通気層→一方棟側の下端開口部→建物の屋外への空気の流れと、
下端開口部→通気層→他方妻側の天井妻側通気口→天井裏空間→一方妻側の天井妻側通気口→一方妻側の通気層→一方妻側の下端開口部→建物外部への空気の流れと、
が確保される、請求項２に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項４では、本願発明の効果を達成するための通気層内の気流の生成が可能になり、本願発明の効果が一層高められる。

請求項５の発明では、
１階床下空間に下端を開口し第２天井袋に上端を開口する空気通路を内部に画定する、通気柱体と、
第２天井袋と室内とを連通する天井ガラリと、
を更に備える、請求項１に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項５では、上記の本願発明に、建物の居住空間内の空気環境を更に改善できる構造を付加することが可能になる。

請求項６の発明では、
１階床下空間に下端を開口し第１天井袋に上端を開口する空気通路を内部に画定する、通気柱体と、
第１天井袋と室内とを連通する天井ガラリと、
を更に備える、請求項２に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項６では、上記の本願発明に、建物の居住空間内の空気環境を更に改善できる構造を付加することが可能になる。

請求項７の発明では、
第１・第２ファン、及び／又は第３ファン、及び／又は換気扇の作用によって、
基礎通気口→１階床下空間→空気通路→第２天井袋→天井ガラリ→室内への空気の流れ
が更に確保される、請求項５に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項７では、本願発明の効果を達成するための通気層内の気流の生成が可能になり、本願発明の効果が一層高められる。

請求項７の発明では、
第１通気口に設けた第１ファン及び／又は天井妻側通気口に設けた換気扇の作用によって、
基礎通気口→１階床下空間→空気通路→第１天井袋→天井ガラリ→室内への空気の流れ
が更に確保される、対流による建物の空調構造が提供される。

これにより、請求項７では、本願発明の効果を達成するための通気層内の気流の生成が可能になり、本願発明の効果が一層高められる。

請求項８の発明では、
第１ファン、及び／又は第３ファン、及び／又は換気扇の作用によって、
基礎通気口→１階床下空間→空気通路→第１天井袋→天井ガラリ→室内への空気の流れ
が更に確保される、請求項７に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項８では、本願発明の効果を達成するための通気層内の気流の生成が可能になり、本願発明の効果が一層高められる。

請求項９の発明では、
外側壁の下端は基礎通気口よりも地面側に位置する構成とした、請求項１から８のいずれか一項に記載の対流による建物の空調構造
が提供される。

これにより、請求項９では、本願発明の効果を更に向上させる通気層の構造が提供される。

本願発明の第１実施例の二階建ての建物（建屋）全体の、妻側から見た断面斜視図 図１の建物の一部省略の妻側断面図 図１の建物の一部省略の棟側（平側）断面図 本願発明の天井裏空間の平面図 本願発明の第２実施例の一階建ての建物全体の、妻側から見た断面斜視図 第２実施例の建物の妻側断面図 本願発明を適用した建物における天井付近の温湿度分布を示した図（グラフ） 従来の建物における天井付近の温湿度分布を示した図（グラフ） 本願発明の建物及び従来建物の屋外、リビング、及び小屋裏の温度比較図

以下、各図面、又は図面に基づく説明（各実施例）は好ましい一例であり、本願発明は各実施例の説明及び／又は図面に限定されない。そして、以下に説明及び／又は図示した、発明の趣旨・範囲内において構成の一部を変更する構造、又は同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、当然、本発明の範疇である。また当業者には明らかであろうが、本明細書において「通気口」は、「通気孔」、「通気穴」、「通気開口」などと呼んでもよく、空気が一方側から他方側へと通ることのできる通路を一般的に指し、本願ではこの意味で「ガラリ」も本質的に同様の機能を有する。また本明細書において「通気層」は、「空気通路」、「通気経路」、「空気流路」、「空気流通路」、「空気流通層」などと呼んでもよく、建物の他の構造と比較して薄く形成された、中を空気が移動することのできる空間を一般的に指す。

図１～図４の二階建て建物２Ｈ（一階・二階の部屋を有する構造。二階建て）、すなわち第１実施例における二階建て建物２Ｈは、例えば切妻屋根の木造建物である。この建物は主として、基礎１と、基礎１の上に設けた土台（本願発明の主旨を分かり易くするために図面には表示していないが、任意の通常の住宅建物の土台とすることができる。以下本明細書に記載する建物について同様である）と、土台に立設した外側壁２の一階部位及び内側壁３の一階部位、床面、並びに第２天井袋４ｂ（天井板１４ｂ）で区画された、一階の部屋３００ｂ（以降部屋３００ｂとする）でなる一階部分、並びに、外側壁２の二階部位及び内側壁３の二階部位、床面、並びに第１天井袋４ａ（天井板１４ａ）で区画された、二階の部屋３００ａ（以降部屋３００ａとする）でなる二階部分と、部屋３００ａの上にある第１天井袋４ａ、建物の屋根５、及び第１天井袋４ａと屋根５の間に位置する天井裏空間８でなる、屋根部分と、で構成される。

図５、図６は、本願発明の第２実施例を示す一階建て建物１Ｈ（一階の部屋を有する構造。平屋を云う）であり、前述した第１実施例の二階建て建物２Ｈと共通する構成要素は、共通の用語及び符号を使用する。共通とは、二階建てにおける各部の名称を、一階建てに反映した際に、構造、役割が同じであることを意味する。一階建て建物１Ｈは、例えば切妻屋根の木造建物である。この建物は主として、基礎１と、図示しない土台と、土台に立設した外側壁２の一階部位及び内側壁３の一階部位、床面、並びに第１天井袋４ａ（天井板１４ａ）で区画された、一階の部屋３００ｂ（以降部屋３００ｂとする）でなる一階部分と、部屋３００ｂの上にある第１天井袋４ａ、建物の屋根５、及び第１天井袋４ａと屋根５の間に位置する天井裏空間８でなる、屋根部分と、で構成される。

基礎１は一般的な基礎であり、地面Ｇにコンクリートで形成され敷き固められる。この基礎１と、その上に設置される上記した土台と、一階床板とで囲繞される空間が、１階床下空間９である。１階床下空間９には、基礎に開設された、外気（建物外部の空気）と連通する通気用の基礎通気口１３が存在する。これを通して、外気が１階床下空間９内に進入すること、及び／又は１階床下空間９内の空気が後述する通気層２１に進入できる構造である。

二階建て建物２Ｈ等の壁は、対峙する妻側（一方妻側Ｔ１、他方妻側Ｔ２）、及び対峙する棟側（平側）（一方棟側Ｍ１、他方棟側Ｍ２）に存在し、この壁は、二階建て建物２Ｈ、又は一階建て建物１Ｈの外周に亙った長さとなる（以下同じ）外側壁２（サイディング）と、その内側に存在する内側壁３（部屋３００ａ、部屋３００ｂ等を区画形成する）とでなり、この内外側壁３、２の間に、空気が自由に移動できる通気層２１が形成されている。即ち、通気層２１は、略直方体の建物の４面（妻側２面＋棟側２面）の側壁の全体に、その屋根側（天井側）から地面側（基礎側）まで形成されており、かつ通気層２１には、暖冷気が流通する。即ち、通気層２１は、二階建てでは、図１～４の如く、一階から二階の外側壁２の内部であり、一階建てでは、図５～６の如く、一階の外側壁２の内部となる。通気層２１の下端部には、建物の１階部分の床面付近の地面に近い位置で、建物外部に開いている、下端開口部２１ａが存在する。下端開口部２１ａは上記した基礎通気口１３より下側（地面側）位置に開口する。この位置関係によって、外側壁２で基礎通気口１３をカバーし、かつ下端開口部２１ａからの空気（例えば、汚染空気、標的温度外の空気等であって、不必要な空気や、夏場の外気より冷たい空気や冬場の外気より暖かい空気などの有益な空気）のスムースかつ効率的な出入りを確保することできる。既に述べたように、通気層２１内で一定方向に気流を生じさせることで、外側壁２を介して外から伝わる熱を室内に伝わる前に運び去ることができ、居住空間内に外部の温度が伝わるのを緩和することができる。内外側壁３、２には一般的な住宅の壁材を利用することができ、例えば木質系ボードとすることで、断熱材としての効果を発揮し、建物１Ｈ、２Ｈの暖冷気の調整に役立てることができる。

天井裏空間８の底部には、天井板１４ａと、一定距離を置いてその上を覆うように設けた仕切板１５とによって、天井側の空気経路となる第１天井袋４ａが形成される。すなわち第１天井袋４ａは、仕切板１５を頂面、天井板１４ａを底面とし、内側壁３を側面とした、扁平な直方体の空間である。第１天井袋４ａ（天井側通気層）は、天井板１４ａ（及び仕切板１６）の面積に対して高さが非常に低く設定されて、狭い鉛直方向幅の（すなわち薄い）空間を形成し、これが通気層となる。これは、建物の通気経路の一部を形成する第１天井袋４ａ内で、空気が特定の方向にある程度の流速で流れることを可能にするための形状であり、逆にいえば、そのような気流を確保できる（換気扇やファンとの併用も可能である）寸法であれば、第１天井袋４ａの高さは自由であるが、本願発明において有効な天袋高さは、例えば２００～２５０ｍｍである。この気流方向及び流速の確保は、本願発明の発想の根幹を成す、空気の流れによる熱の運び去り／遮断を実現するために重要である。

内側壁３の、通気層２１の上端２１ｂの付近には、通気層２１と上記の第１天井袋４ａを連通するガラリ（通気路）２２が設けられている。一方棟側Ｍ１及び他方棟側Ｍ２に設けられたガラリ２２のうち、一方棟側Ｍ１のガラリ２２にのみ、ファンが付設される（以下では第３ファン２２ａと呼ぶ）。第３ファン２２ａを作動させると、第１天井袋４ａ内の空気が、一方棟側Ｍ１にあるガラリ２２を通して一方棟側Ｍ１の通気層２１へと強制排気され、後述する建物全体を覆う空気の流れの一部である、第１天井袋４ａ内を他方棟側Ｍ２から一方棟側Ｍ１へと流れる気流が形成される。この場合、通気層２１の冷暖気は、ガラリ２２を介して第１天井袋４ａにスムースに送り込まれ、天井裏空間８の天井妻側通気口６を介した建物Ｈ外への排気の経路へと繋がる。この経路は、通気層２１を介した空気（汚染空気、標的温度外の空気等であって、不必要な空気）のスムースな排気にも役立つ。ガラリ２２の数及び位置は特に限定されず、例えば建物の大きさや構造、所望する空調性能などによって異なり得る。またファンの種類も特に限定されず、一般的な住宅用のファンであってもよく、例えば１００ｍｍ径のファン付きガラリであってもよい。

本願発明の、比較的薄い天井通気層に空気を流通させる構造と、そのような天井通気層を有さない従来建物との断熱効果の違いは、本願発明者が実際のモデルハウスで夏季に検証した、図９に示す実験結果からも明らかである。とりわけ図９の（２）で使用した建物は、同じく本願発明者が考案した、本願発明と発想を同じくする空調構造を採用した（すなわち主に建物周囲に通気層を備え、空気の流れによって空調・断熱を行う）住宅のものである。
）が、本願発明で採用する天井通気層を備えておらず、また屋根、壁、床下には従来の断熱材を使用している。本願発明では屋根、壁、床下のいずれにも断熱材を全く使用していないことに特に留意頂きたい。この実験によれば、断熱材を使用していないにも関わらず、本願発明は従来の建物を上回る断熱性能を発揮している。その理由は。「小屋裏平均温度」の明らかな違いが示すように、本願発明では天井通気層による屋根からの熱伝導の阻害が、「リビング平均温度」の従来住宅を上回る抑制となって現れているものと考えられる。

天井裏空間８の内側壁３には、天井裏空間８の周囲の通気層２１に連通する通気口が設けられ、この通気口には適宜換気扇を設けることが可能である。本願発明の第１及び第２実施例では、天井裏空間８の対峙する一方妻側Ｔ１及び他方妻側Ｔ２両方の内側壁３に、天井妻側通気口６が設けられ、この天井妻側通気口６は、妻側の通気層２１と連通している。そして一方妻側Ｔ１にある天井妻側通気口６内にのみ、換気扇７が設置される。換気扇７を作動させると、天井裏空間８内の天井裏空気８ａが、一方妻側Ｔ１にある天井妻側通気口６を通して一方妻側Ｔ１の通気層２１へと強制排気され、後述する建物全体を覆う空気の流れの一部である、天井裏空間８内を他方妻側Ｔ２から一方妻側Ｔ１へと流れる気流が形成される。

なお第１・第２実施例の対応する図では、天井妻側通気口６は各妻側に二か所ずつ設けられた例を示しているが、天井妻側通気口６の数、大きさ、位置などはこれらの例に限定されず、例えば建物の大きさや構造、所望する空調性能などによって異なり得る（例えば一般的な３００ｍｍ×３００ｍｍの枠寸のものや、場合によっては１００ｍｍ径のガラリであってもよい）。また換気扇の種類も特に限定されず、一般的な住宅用の換気扇であってもよく、場合によってはファン付きのガラリなどでもよい。

一階建て建物１Ｈの内側壁３には、通気層２１と室内を連通する第１通気口１１及び第１ファン１１ａを設ける。二階建て建物２Ｈの内側壁３には、一階部分に通気層２１と室内を連通する第１通気口１１及び第１ファン１１ａを、二階部分に通気層２１と室内を連通する第２通気口１２及び第２ファン１２ａを、それぞれ設ける。例えば二階建て建物２Ｈでは、部屋３００ｂ内の空気は、第１ファン１１ａの働きで、第１通気口１１を経由して通気層２１へと流れ、部屋３００ａ内の空気は、第２ファン１２ａの働きで、第２通気口１２を経由して通気層２１へと流れる構造である。各ファンは通気口内にそれぞれ設置するのが望ましいが、これに限定されない。なお通気口の数、大きさ、位置などは特に限定されず、例えば建物の大きさや構造、所望する空調性能などによって異なり得る。またファンの種類も特に限定されず、一般的な住宅用のファンであってもよく、例えば１００ｍｍ径のファン付きガラリであってもよい。

ここで図面を参照して、本願発明における空気の流れの一例を説明する。各図を通して、建物１Ｈ、２Ｈ内の空気の流れを太い矢印及び太い点線の矢印で示してある。点線の矢印は、図で一番手前に表現されている建物の構成要素（主に壁面）の背後（裏側）を通る気流を表す。以下では二階建て建物２Ｈを例にして説明するが、一階建て建物１Ｈの空気の流れもこれに準ずる。ここで、（１）第１天井袋４ａから通気層２１へと空気を排出する第３ファン２２ａが一方棟側Ｍ１のみに設けられていることと、（２）天井裏空間８から通気層２１へと空気を排出する換気扇７が一方妻側Ｔ１のみに設けられていることと、に留意されたい。換気扇７、及び／又は第３ファン２２ａ、及び／又は第１ファン１１ａ、及び／又は第２ファン１２ａを作動させると、通気層２１の中に建物下方から上方に向かう気流が発生するが、上記（１）及び（２）に起因して、特に大きな２つの流れが形成される。まず（１）に起因して、以下の流れが形成される：他方棟側Ｍ２の下端開口部２１ａ→通気層２１→他方棟側Ｍ２のガラリ２２→第１天井袋４ａ→一方棟側Ｍ１のガラリ２２→一方棟側Ｍ１の通気層２１→一方棟側Ｍ１の下端開口部２１ａ→建物２Ｈの屋外。また（２）に起因して、以下の流れが形成される：他方妻側Ｔ２の下端開口部２１ａ→通気層２１→他方妻側Ｔ２の天井妻側通気口６→天井裏空間８→一方妻側Ｔ１の天井妻側通気口６→一方妻側Ｔ１の通気層２１→一方妻側Ｔ１の下端開口部２１ａ→建物２Ｈの屋外。この場合、（１）に起因する流路と（２）に起因する流路は、仕切板を挟んだ上下で概ね直交するような経路となっており、互いに交わることはない。いわば天井に、実質的に２層の独立した空気流路／断熱層を有することになり、このことも従来にない断熱性能に寄与していると考えられる。

本願発明を適用した家屋では、例えば冬季に、周囲の家屋と比較して屋根の雪が早く溶けることが観察されている。これは一見室内の熱が屋根裏で無駄になっているように見えるが、このとき実際に屋内の温度を検証すると、室内温度は通常の住宅よりも安定しており、この結果屋内の暖房効率が大きく向上していることが、本願発明者の行ったモデルハウスを用いた検証実験で明らかになっている。これは小屋裏（天井裏空間）の低温の空気を絶えず移動させることによって、屋根からの冷温が天井を介して室内にまで伝導されることが阻害されるため、室内空気の温度が維持されているものと考えられる。別の実例として、同じく冬季において、本願発明を適用した北海道内の２階建て約３５坪の住宅において、１・２階のほとんどの箇所で、室内温度が達磨ストーブ１台で２５～３０度程度まで上昇した。なおこのときの二酸化炭素濃度は４００であったが、この濃度は屋外の二酸化炭素濃度とほぼ同等である。一方、愛知県内の気密性の高いマンションの約２４坪の一戸においては、同じ達磨ストーブで室温を２０度までしか上昇させることができず、またこのときの二酸化炭素は５０００を優に超えていた。この結果は本願発明の優れた断熱効果に加えて、その優れた換気効果をも示すものである。一般常識としては断熱は気密と同時に行われるように考えられるが、本願発明では断熱と換気を両立でき、このことも本願発明の優れた特徴といえる。殊に新型コロナウイルスが非常に懸念されている現在において、本願発明のもたらす利益は非常に大きいものと考えられる。また本願発明を適用した建物の夏季の効果を実証するデータとして、図７及び図８を示す。

また更に、上記した換気扇及びファンの稼動、特に第１ファン１１ａ及び／又は第２ファン１２ａによって、建物２Ｈの部屋３００ａ→第２通気口１２→通気層２１への、及び、建物２Ｈの部屋３００ｂ→第１通気口１１→通気層２１への空気の流れも生成される。この流れによって、室内を含めた空気の流通経路が確保される。この流路の全体で、外気によって温まった又は冷やされた空気の能動的な運び去りが行われ、建物全体の優れた断熱・空調が達成される。

本願の意図するこの空気の流れは、第１・第２ファン１１ａ、１１ｂ、第３ファン２２ａ、及び換気扇７を、気象等の条件に応じて適宜組み合わせて作動させることで達成可能である。これら換気扇及びファンの稼働状況は、当技術分野で一般的な空調技術、例えば各種センサ（温度、湿度、風量、等）と組み合わせたコンピュータ制御などによって、所望の空調・断熱効果が得られるように、またエネルギーを節約できるように、調整することが可能である。条件によっては自然の対流だけでも有意な空調効果が得られる場合もある。

更に、上記した一階・二階建て建物１Ｈ・２Ｈ（総称する際は、二階建て建物２Ｈ等とする）はそれぞれ、内部に空気が自由に通ることの出来る空気通路４１を備えた、通気柱体（通気壁、ダクトなどとも呼ばれる）４０を備えてもよい。通気柱体４０は部屋の床面と天井面との間に伸びている。図１に示すような二階建て建物２Ｈの場合、通気柱体４０の下端は１階床下空間９に開口しており、通気柱体４０の上端は１階の部屋３００ｂの天井板１４ｂに開口している。１階床下空間９の床下空気１０が、通気経路４１内を上昇し、第２天井袋４ｂ内に至り、天井板１４ｂに設けた天井ガラリ４２を通って、部屋３００ｂに吹き出される（送り出される）。図５及び図６には明示していないが、一階建て建物１Ｈの場合もこれに準ずる。この構造は、基礎で囲繞された床下空間内の気温が一般に、夏場は外気より低く、冬場は外気よりも暖かいことから、これら温度差のある空気を積極的に室内に取り入れて、温度調整に役立てるための構造である。これらの温度差のある空気の温度は、天井ガラリ４２からの吹き出しだけではなく、通気柱体４０の壁面や天井板からも伝導する。図示しないが、二階建て建物２Ｈ等は、三階建て以上の建物もあり得る。この場合、一箇所又は数箇所の、希望の箇所に向かって空気を送ることも可能である。

通気柱体４０を備えた本願発明による二階建て建物２Ｈの場合、換気扇７、及び又は第３ファン２２ａ、及び／又は代１ファン１１ａ、及び／又は第２ファン１２ａの稼動によって、既に説明した空気の流れに加えて、以下の流れが更に生成される：基礎通気口１３→１階床下空間９→空気通路４１→第２天井袋４ｂ→天井ガラリ４２→部屋３００ｂ。一階建て建物１Ｈの気流についてもこれに準ずる。この気流のもたらす効果は既に説明した。

本願発明は１階建て及び２階建ての建物について記載されているが、本願発明の構造を３階建て以上の建物に適用して同じ効果を達成できることは、当業者には容易に理解されるであろう。

本発明は、実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、各請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。

１ 基礎
１Ｈ 一階建て建物
２Ｈ 二階建て建物
２ 外側壁
３ 内側壁
３００ａ 二階の部屋
３００ｂ 一階の部屋
４ａ 第１天井袋
４ｂ 第２天井袋
５ 屋根
６ 天井妻側通気口
７ 換気扇
８ 天井裏空間
８ａ 天井裏空気
９ １階床下空間
１０ 床下空気
１１ 第１通気口
１１ａ 第１ファン
１２ 第２通気口
１２ａ 第２ファン
１３ 基礎通気口
１４ａ 天井板
１４ｂ 天井板
１５ 仕切板
２１ 通気層
２１ａ 下端開口部
２１ｂ 上端
２２ ガラリ
２２ａ 第３ファン
４０ 通気柱体
４１ 空気通路
４２ 天井ガラリ
Ｇ 地面
Ｍ１ 一方棟側
Ｍ２ 他方棟側
Ｔ１ 一方妻側
Ｔ２ 他方妻側

Claims (9)

1. 建物の基礎に設けた、１階床下空間と前記建物外部を連通する基礎通気孔と、
   前記建物を構築する内外側壁と、
   前記内外側壁間に形成された通気層と、
   前記内外側壁下端にある前記通気層の下端開口部と、
   前記内側壁に設けた、前記通気層と前記建物の室内を連通する第１・第２通気口と、
   前記第１・第２通気口に設けた第１・第２ファンと、
   前記建物の最上階の天井に形成した第１天井袋、及びそれ以外の第２天井袋と、
   前記第１天井袋の前記内側壁に設けた、前記通気層と連通するガラリと、
   一方棟側の前記ガラリに設けた第３ファンと、
   前記第１天井袋の上に形成した天井裏空間と、
   前記天井裏空間の両方の妻側の前記内側壁に設けた、前記通気層と連通する天井妻側通気口と、
   一方妻側の前記天井妻側通気口に設けた換気扇と、
   で構成する、対流による建物の空調構造。
2. 建物の基礎に設けた、１階床下空間と前記建物外部を連通する基礎通気孔と、
   前記建物を構築する内外側壁と、
   前記内外側壁間に形成された通気層と、
   前記内外側壁下端にある前記通気層の下端開口部と、
   前記内側壁に設けた、前記通気層と前記建物の室内を連通する第１通気口と、
   前記第１通気口に設けた第１ファンと、
   前記建物の天井に形成した第１天井袋と、
   前記第１天井袋の前記内側壁に設けた、前記通気層と連通するガラリと、
   一方棟側の前記ガラリに設けた第３ファンと、
   前記第１天上袋の上に形成した天井裏空間と、
   前記天井裏空間の両方の妻側の前記内側壁に設けた、前記通気層と連通する天井妻側通気口と、
   一方妻側の前記天井妻側通気口に設けた換気扇と、
   で構成する、対流による建物の空調構造。
3. 前記第１・第２ファン、及び／又は前記第３ファン、及び／又は前記換気扇の作用によって、
   前記建物の室内→前記第１・第２通気口→前記通気層への空気の流れと、
   前記下端開口部→前記通気層→他方棟側の前記ガラリ→前記第１天井袋→前記一方棟側の前記ガラリ→前記一方棟側の前記通気層→前記一方棟側の前記下端開口部→前記建物の屋外への空気の流れと、
   前記下端開口部→前記通気層→他方妻側の前記天井妻側通気口→前記天井裏空間→前記一方妻側の前記天井妻側通気口→前記一方妻側の前記通気層→前記一方妻側の前記下端開口部→前記建物外部への空気の流れと、
   が確保される、請求項１に記載の対流による建物の空調構造。
4. 前記第１ファン、及び／又は前記第３ファン、及び／又は前記換気扇の作用によって、
   前記建物の室内→前記第１通気口→前記通気層への空気の流れと、
   前記下端開口部→前記通気層→他方棟側の前記ガラリ→前記第１天井袋→前記一方棟側の前記ガラリ→前記一方棟側の前記通気層→前記一方棟側の前記下端開口部→前記建物の屋外への空気の流れと、
   前記下端開口部→前記通気層→他方妻側の前記天井妻側通気口→前記天井裏空間→前記一方妻側の前記天井妻側通気口→前記一方妻側の前記通気層→前記一方妻側の前記下端開口部→前記建物外部への空気の流れと、
   が確保される、請求項２に記載の対流による建物の空調構造。
5. 前記１階床下空間に下端を開口し前記第２天井袋に上端を開口する空気通路を内部に画定する、通気柱体と、
   前記第２天井袋と前記室内とを連通する天井ガラリと、
   を更に備える、請求項１に記載の対流による建物の空調構造。
6. 前記１階床下空間に下端を開口し前記第１天井袋に上端を開口する空気通路を内部に画定する、通気柱体と、
   前記第１天井袋と前記室内とを連通する天井ガラリと、
   を更に備える、請求項２に記載の対流による建物の空調構造。
7. 前記第１・第２ファン、及び／又は前記第３ファン、及び／又は前記換気扇の作用によって、
   前記基礎通気口→前記１階床下空間→前記空気通路→前記第２天井袋→前記天井ガラリ→前記室内への空気の流れ
   が更に確保される、請求項５に記載の対流による建物の空調構造。
8. 前記第１ファン、及び／又は前記第３ファン、及び／又は前記換気扇の作用によって、
   前記基礎通気口→前記１階床下空間→前記空気通路→前記第１天井袋→前記天井ガラリ→前記室内への空気の流れ
   が更に確保される、請求項６に記載の対流による建物の空調構造。
9. 前記外側壁の前記下端は前記基礎通気口よりも地面側に位置する構成とした、請求項１から８のいずれか一項に記載の対流による建物の空調構造。