JP2550126B2 - 家 屋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は空気の流れを利用した、所謂エアサイクルを
用いた家屋に係るものである。さらに詳しくは熱損失の
少なく、かつ、居住空間の換気機能をも有すると共に、
土間暖房を行う家屋に関するものである。

〔従来の技術〕 この種構造の家屋は床下空間、小屋裏空間を壁体内空
間で連通化し、これら空間を自然通気によって、あるい
は強制的に空気を循環させることによって行われてい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、従前の構成のエアサイクル家屋で、自
然通気を利用している家屋では冬期のように、ある限ら
れた部屋しか暖房されない場合、家屋全体のエアサイク
ルは行われなかった。これは家屋の一部屋だけでは家屋
の一内壁面と天井、および廊下側の障子などが加温等さ
れ、この部分の内部空間のみが温度上昇するだけであ
り、家屋全体のエアサイクルを生起する原動力となり得
ず、上昇した温度がその壁面のある高さまでいくと他の
冷たい空気によって低下せしめられてその位置で結露水
となる欠点があった。勿論、ストーブ等は床上にあるた
め、この近傍のエアサイクル空間は床下空間からの低温
と高湿度で加温された空気との接触によって直ちに結露
し、土台の腐食、断熱材（グラスウールのヌレ雑巾化）
を促進する欠点があった。さらに、自然通気によるエア
サイクル家屋、強制通気によるエアサイクル家屋の双方
とも、室内空間への空気の取り込み構成がなされていな
いし、エアサイクル空間にエアを全面的に分散される構
造ともなっていなかった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はこのような欠点を除去するため、居住空間も
エアサイクルの経路の１つとすることにより熱損失の少
ない換気を行うと共に、外壁および屋根において太陽熱
を集熱することにより、冬期におけるエネルギーの低減
を図り、かつ、床下空間では土間暖房部を設け、しかも
家屋内の空気は熱交換器を介して吸、排気を行うことに
より、家屋内の熱の入出を阻止し、居住性、耐久性を向
上した家屋を提案するものである。

〔実施例〕

以下に図面を用いて本発明に係る家屋の一実施例につ
き詳細に説明する。第１図は上記家屋Ａの代表的一例を
説明する説明図であり、１は小屋裏空間、２は居住空
間、３は床下空間、４は気密断熱層、６は壁コレクター
空間、８は屋根コレクター空間、10は通気空間、11は吸
排気口、12は熱交換器、14は給気口、15は換気扇、16は
集熱ダクト、17は分散ダクト、18はファン、19から22は
パイプ、25は土間暖房部である。すなわち、小屋裏空間
１、居住空間２、床下空間３は家屋Ａの内部において内
壁９、天井23、床24によって分割された三つの空間であ
り、小屋裏空間１は後述するように熱交換器12を経て吸
気された外の空気を拡散ファン13によって攪拌、分散す
るためのエアーダム的機能、および床下空間３へ暖かい
空気を送り出すための経路の１つである。また居住空間
２は居住者が日常生活を営む空間であり、床下空間３と
は給気口14によって結ばれている。この給気口14は床下
空間３内の空気を居住空間２に送るための通路であり、
単なる孔状、あるいは強制送風ファンを伴ったもの等で
ある。また居住空間２の少なくとも１ケ所には換気扇15
を配設している。この換気扇15はパイプ21によって熱交
換器12と連結されており、居住空間２において居住者の
呼吸、ストーブ等の暖房器からの排気による汚れた空
気、湿度を含んだ空気を熱交換器12を介して外部へ排出
するためのものである。床下空間３は居住空間２と床24
によって区分された空間であり、通気空間10を介して小
屋裏空間１と連通化され、また壁コレクター空間６の下
部と連通化している空間である。また、小屋裏空間１、
居住空間２、床下空間３は気密断熱層４によって囲まれ
た部分である。この気密断熱層４は、少なくとも断熱
性、密封性を有し、副次的に遮音性、吸音性、防湿性を
有する素材、例えばシージングボード、シージングイン
シュレーションボード、ALC板、各種合成樹脂板、木片
セメント板、グラスウール板等、あるいはこれらの複合
板から形成されるものである。さらに説明を加えると、
気密断熱層４は家屋Ａの内部を小屋裏空間１、居住空間
２、床下空間３のグループと、壁コレクター空間６、屋
根コレクター空間８のグループの２つに区分するもので
あり、かつ、断熱層として機能するものである。壁コレ
クター空間６は外壁５と気密断熱層４とによって囲まれ
た空間であり、屋根コレクター空間８は屋根７と気密断
熱層４との間の空間である。この壁コレクター空間６と
屋根コレクター空間８は連続したものであり、外壁５、
屋根７を介して太陽熱によって集熱する部分である。さ
らに説明すると、壁コレクター空間６の下部（土台付
近）は、床下空間３、通気空間10と通じており、床下空
間３の空気の一部を取り入れ、外壁５を介して太陽熱に
よりこの空気を加温するものである。この壁コレクター
空間６は屋根コレクター空間８と連続しているため、壁
コレクター空間６内で加温された空気は上昇し、屋根コ
レクター空間８に移動する。屋根コレクター空間８に移
動してきた空気は屋根７を介してさらに太陽熱によって
加温され、屋根コレクター空間８の棟付近に配設した集
熱ダクト16によって集められ、ファン18を介し、パイプ
22を通って床下空間３に運ばれる。すなわち、壁コレク
ター空間６、屋根コレクター空間８は冬期において太陽
熱を集熱し、家屋Ａの暖房用として利用するためのもの
である。なお、集熱ダクト16、ファン18は屋根コレクタ
ー空間８内の空気の温度が、小屋裏空間１、居住空間
２、床下空間３内の少なくとも１ケ所の温度以上になっ
た場合のみ作動するものである。なお、この集熱ダクト
16とファン18の制御は図示しないがマイコン、センサに
よって行うこともできる。分散ダクト17は床下空間３内
に配設されたものであり、集熱ダクト16、ファン18とパ
イプ22によって連結されており、壁コレクター空間６、
屋根コレクター空間８によって暖められた空気を床下空
間３内に分散させるためのものである。その形状は、例
えば第３図に示すように、金属、プラスチックからなる
パイプをアンテナ状に形成し、それぞれに四角形状、長
円形状、円形状等のスリット17aを有するもの、あるい
は、連通組織からなる空隙を有する素材、例えばグラス
ファイバー、プラスチックファイバー、鉱物繊維、金属
繊維等の繊維質材料、連続気泡組織のポリウレタンフォ
ーム、ポリウレアフォーム等の合成樹脂発泡体、多孔質
セラミック等を、断面リング状、四角形状、三角形状、
多角形状等のパイプ状に形成したものを第４図（ａ）、
（ｂ）に示すように配したもの等である。通気空間10は
内壁９と気密断熱層４間に形成された空間であり、下部
は床下空間３と、上部は小屋裏空間１と連続した空間で
ある。この通気空間10は吸排気口11、熱交換器12によっ
て取り入れられた小屋裏空間１内の新鮮な空気を床下空
間３に導くための経路であると共に、居住空間２の内壁
９付近の冷気を除去するためのものである。熱交換器12
は例えば第５図に示すような構造で、ダクト12a、12bを
吸排気口11とパイプ19、20で連結し、またダクト12dを
換気扇15とパイプ21で連結し、ダクト12cを拡散ファン1
3と連結したものである。すなわち熱交換器12は吸排気
口11よりパイプ19を介してダクト12aから新鮮な空気を
取り入れ、ダクト12cから拡散ファン13によって小屋裏
空間１に空気を放出する際にダクト12dからダクト12bを
通って外部へ排出する暖かい空気の熱を交換して熱の放
出を防ぐためのものである。なお、拡散ファン13は小屋
裏空間１にて、熱交換器12を介して得られた新鮮な空気
を拡散させることにより、小屋裏空間１内の温度を一様
化するためのものである。土間暖房部25は床下空間３内
を加温するものである。この土間暖房部25は第６図に抽
出して示すように断熱層26、補強ベースコンクリート層
27、温水パイプ28、土間コンクリート層29から構成され
たものである。さらに説明を加えると、断熱層28は、主
に硬質のプラスチックフォーム、例えばポリスチレンフ
ォーム、ポリウレタンフォーム、フェノールフォーム
等、あるいはALC板、木片セメント板、木毛セメント板
等の独立気泡発泡組織で圧縮強度のある素材の少なくと
も１種からなり、厚さ10〜100mm程度、密度30〜100kg/m
³程度である。補強ベースコンクリート層27は温水パイ
プ28内に、万一水が貯留し、これが凍った際に、温水パ
イプ28が破裂するのを土間コンクリート層29とサンドイ
ッチすることによって防止するためと、温水パイプ28の
配管を容易にするためのものである。また温水パイプ28
は、例えば第７図に示すように配管するものであり、熱
源30から補強ベースコンクリート層27上の出入口までは
断熱材28aで被覆した構成としたものである。土間コン
クリート層29は補強ベースコンクリート層27上に配管し
た温水パイプ28を埋設するものであり、蓄熱層、温水パ
イプ補強層、防水、防湿層として機能するものである。

ここで空気の流れについて第１図および第２図を用い
て説明する。第２図は、冬期における空気の流れを示す
ものであり、外部Ｂから家屋Ａ内に吸排気口11を通って
取り入れられた空気は熱交換器12を介し、拡散ファン13
によって小屋裏空間１に拡散され、供給される。小屋裏
空間１内の空気は、熱交換器12から供給される空気のた
め、圧力が増加し、この圧力により、通気空間10を通っ
て床下空間３に移動する。この床下空間３に移動した空
気は、集熱ダクト16の作動状況、および床下空間３内の
圧力によって、その一部が壁コレクター空間６への移動
する。壁コレクター空間６では外壁５を介して太陽熱に
よって暖められ上昇し、屋根コレクター空間８に移動す
る。屋根コレクター空間８では屋根７を介して太陽熱に
より、より暖められ棟部分に設けた集熱ダクト16に移動
する。この暖められた空気は集熱ダクト16によりファン
18を介してパイプ22を通り床下空間３に配した分散ダク
ト17に運ばれ、床下空間３内に均一に分散される。床下
空間３では集熱ダクト16から送られた空気と通気空間10
を通ってきた空気が混合し、また、土間暖房部25によっ
て加温され、この暖かい空気は給気口14を通って居住空
間２に入る。居住空間２内の空気は各部屋間に分散し、
最終的に換気扇15を介して熱交換器12に運ばれ、パイプ
20を通って吸排気口11から外部Ｂに放出される。この
際、小屋裏空間１には圧力がかかっているため、居住空
間２内で発生した水分（湿気）は小屋裏空間１に漏洩す
ることがなく換気扇15、熱交換器12を介して外部Ｂに放
出され、家屋Ａの腐食を防止することもできる。このよ
うに、冬期においては、家屋Ａ内で発生した熱の外部へ
の流出を最少限におさえることができると共に、換気も
同時に行うことができる家屋Ａとなる。また夏期におい
ては特に外部Ｂが家屋Ａ内より暑い場合、土間暖房部25
の機能を停止すると共に、集熱ダクト16から分散ダクト
17への途中のファンを停止することによって壁コレクタ
ー空間６、屋根コレクター空間８の空気の流れを止め、
これら壁コレクター空間６、屋根コレクター空間８を断
熱層として利用することにより外部Ｂ→熱交換器12→小
屋裏空間１→通気空間10→床下空間３→居住空間２→熱
交換器12→外部Ｂという空気の流れとし、家屋Ａの内、
外部の熱の流通を無くし、冷房を効率よく行うことがで
きるものである。また、外部Ｂの気温が家屋Ａ内より低
くなった場合は、第２図に示すような空気の流れとし、
壁コレクター空間６、屋根コレクター空間８を放熱部と
して利用することもできる。

以上説明したのは、本発明に係る家屋Ａの一実施例に
すぎず、第１図において点線で示すように、集熱ダクト
16と分散ダクト17を結ぶパイプ22の一部を居住空間２内
における放熱器31とすることもできる。また吸排気口11
は第１図では土台付近に形成しているが、軒天等の屋根
７近傍に設けることもできる。さらに熱交換器12は図で
は小屋裏空間１内に配設しているが、壁体内の一部、あ
るいは床下空間３内に配設することも可能である。ま
た、壁コレクター空間６と床下空間３の中間に弁機構を
設け壁コレクター空間６から床下空間３への空気の流れ
を止めることも可能である。また分散ダクト17として連
通組織からなる空隙を有する素材を用いた場合は、第８
図（ａ）〜（ｈ）に断面図を用いて概略を示したように
形成することができる。すなわち（ａ）図は連通組織の
空隙を有する素材からなる主体17bのみからなる分散ダ
クト17、（ｂ）、（ｃ）図は主体17bの内側面、あるい
は外側面、もしくは両面（図示せず）を通気性のあるシ
ート17cで被覆し保形性を向上した分散ダクト17、
（ｄ）〜（ｈ）図は主体17bの外側面をシート状物17dで
被覆したものであり、（ｄ）図はスリット17eを形成し
た分散ダクト17、（ｅ）〜（ｇ）図はシート状物17dの
一部にフリー端17fを形成した分散ダクト17、（ｈ）図
は主体17bの一部を露出させた分散ダクト17である。な
お、（ｄ）〜（ｈ）図におけるシート状物17dは通気
性、不通気性のどちらでもよいが、（ｄ）〜（ｇ）図に
おいて不通気性のものを用いた場合、スリット17e、フ
リー端17fが弁的機能を果たし、分散ダクト17内の空気
を外部へ放出するだけの一方通行となり好ましいものと
なる。また、温水パイプ28は第９図に示すように配管し
たり等、任意に配管することが可能である。また、ま
た、図示しないが土間コンクリート層29上に砂、砂利、
玉石、石灰、もみ殻、大石、炭化物などを敷設し、これ
らを蓄熱材として機能させることも可能である。さらに
第６図において２点鎖線で示すように、防湿シート32を
敷設し、その上に断熱層26を敷設することもできる。ま
た熱源30としてヒートポンプ式のものを用い、夏期にお
いて温水パイプ28内に冷水を通水することも可能であ
る。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係る家屋によれば、外部
との吸、排気はすべて熱交換器を介して行われるため、
熱の出入りがなく、暖、冷房を効率よく行うことができ
る。冬期においては壁コレクター空間、屋根コレクタ
ー空間によって太陽熱の利用を図ることができ、暖房費
の低減を図ることができる。夏期においては気密断熱
層と共に壁コレクター空間、屋根コレクター空間をも断
熱層として機能させることができる。居住空間に設け
た換気扇により、居住空間の換気も同時に行うことがで
きる。小屋裏空間は外部の空気が熱交換器を介して放
出されるので居住空間より気圧が高くなり、空気が通気
空間を通り床下空間に移動するエアサイクルの起動力と
なると共に、居住空間で発生した水分、湿気が小屋裏空
間に漏洩することがなく、家屋の耐久性を向上すること
ができる。冬期においては土間暖房部を働かせるた
め、家屋全体を均質に加温でき、居住者、家屋にとって
も好条件となる。土間暖房部を配したことで、床下空
間に地面からの湿気が直接供給されるのを防止でき、結
露の発生を抑制できる。床下空間の加熱を土間暖房部
に介した外部のボイラ等の熱源により必要に応じて行
え、効率よく加温できる。等の特徴、効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る家屋の代表的一例を示す説明図、
第２図は空気の流れを説明するブロック図、第３図、第
４図（ａ）、（ｂ）は分散ダクトの例を示す説明図、第
５図は熱交換器の一例を示す説明図、第６図、第７図は
土間暖房部を説明する説明図、第８図（ａ）〜（ｈ）、
第９図はその他の実施例を示す説明図である。 Ａ……家屋、１……小屋裏空間、２……居住空間、３…
…床下空間、４……気密断熱層、６……壁コレクター空
間、８……屋根コレクター空間、10……通気空間、12…
…熱交換器、14……給気口、15……換気扇、25……土間
暖房部、26……断熱層、27……補強ベースコンクリート
層、28……温水パイプ、29……土間コンクリート層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】小屋裏空間、居住空間、床下空間を気密断
   熱層によって囲むと共に、該気密断熱層と外壁間には壁
   コレクター空間を形成し、また気密断熱層と屋根間には
   屋根コレクター空間を形成し、かつ、該壁コレクター空
   間と屋根コレクター空間を連通化し、また、前記気密断
   熱層と内壁間には床下空間と小屋裏空間とを連通化させ
   るための通気空間を形成すると共に、壁コレクター空間
   の下部と通気空間の下部を連通化し、また床下空間と居
   住空間とは給気口によって結ばれており、前記屋根コレ
   クター空間には集熱ダクト、床下空間には分散ダクト、
   居住空間には換気扇を配設すると共に家屋内部の任意位
   置に熱交換器を配設し、かつ家屋の内外部を結ぶ吸排気
   口を少なくとも１ヶ所形成しており、該吸排気口と熱交
   換機、集熱ダクトと分散ダクト、換気扇と熱交換器をそ
   れぞれパイプによって連結すると共に、吸排気口から熱
   交換器を介して小屋裏空間に外部の新鮮な空気を取り入
   れ、換気扇から熱交換器を介して外部に居住空間の空気
   を排出し、さらには床下空間における土間を、硬質のプ
   ラスチックフォームからなる断熱層と、補強ベースコン
   クリート層、温水パイプ配管、そしてこの温水パイプを
   埋設する土間コンクリート層の順に積層した土間暖房部
   を有することを特徴とする家屋。