JP2564364B2 - 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地の
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相方
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、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の代表例一例を
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、５はコレクター空
間、11は通気空間、13はドラフトダクト、14は熱交換
器、15はエアー拡散ダクト、16は集熱ダクト、17は分散
ダクト、18は換気扇、19は給気口、22〜26はパイプ、29
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、通気空間11は家屋Ａの内部で気密断
熱層４によって囲まれた空間で、内壁10、天井20、床21
によって分割された三つの空間であり、小屋裏空間１は
熱交換器14を経て得られた外部の空気と、既存の空気を
混合するエアーダム的機能を果たし、換気口12を通って
居住空間２に供給するものである。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、あるい
は小屋裏空間１と給気口19によって結ばれている。この
給気口19は床下空間３、小屋裏空間１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18を配設している。この換
気扇18はパイプ26によって熱交換器14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14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21によって区分された空間
であり、通気空間11を介して小屋裏空間１と連通化され
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によって囲まれている。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７、屋根コレクター空間
９からなるコレクター空間５の２つに区分し、互いのグ
ループ間での空気、熱の流通を阻止するものである。な
お、気密断熱層４の外側面（コレクター空間５側の
面）、あるいは内側面に、ポリエチレンシート、アルミ
蒸着シートのような気密フィルムを貼着することも可能
である。コレクター空間５は壁コレクター空間７と屋根
コレクター空間９からなり、壁コレクター空間７は外壁
６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９は屋根８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７と屋根コレクター空間
９は外壁６、屋根８を介して太陽熱を集熱する部分であ
る。さらに説明すると、コレクター空間５は換気口12か
ら熱交換器14を経て取り入れられたエアー拡散ダクト15
内の空気の一部をドラフトダクト13によって壁コレクタ
ー空間７、屋根コレクター空間９の下端、先端で放出
し、それぞれ外壁６、屋根８を介して空気を暖める部位
である。この暖められた空気は上昇し、集熱ダクト16で
集められ、ファン28、パイプ25を介して床下空間３に送
られ、家屋Ａ内の暖房用として利用される。なお、コレ
クター空間５への空気の供給は、コレクター空間５内の
温度と小屋裏空間１、床下空間３の温度によってファン
27が稼動することによって行われるものである。また、
ドラフトダクト13は第１図では途中で枝別れした１本で
示しているが、壁コレクター空間７と屋根コレクター空
間９用のそれぞれ別のドラフトダクト13とすることもで
きる。通気空間11は内壁10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11は小屋裏空間
１と床下空間３の圧力差、温度により、空気を流通さ
せ、居住空間２の内壁10付近の冷気を除去するためのも
のである。熱交換器14は例えば第３図に示すような構造
で、ダクト14a、14bを換気口12に、またダクト14cをエ
アー拡散ダクト15に、ダクト14dを居住空間２の換気扇1
8に連結したものである。すなわち、熱交換器14は外部
から換気口12を介して取り入れられた新鮮な空気をダク
ト14aで取り入れ、ダクト14cからエアー拡散ダクト15に
送風する際に、ダクト14dからダクト14bを通って外部へ
排出する暖かい空気の熱を交換して、熱の出入を防ぐた
めのものである。エアー拡散ダクト15は熱交換器14を経
て取り入れられた空気を小屋裏空間１に広い範囲で放出
すると共に、コレクター空間５で集熱可能となった際
に、コレクター空間５に空気を送るためのものである。
その構造は、第４図（ａ）〜（ｈ）に示すようなもので
ある。すなわち、エアー拡散ダクト15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、両端を閉塞した筒状体15a、および必要に
応じて筒状体15aの内、外面を全面、あるいは部分的に
被覆する被覆膜15bとから形成したものである。なお、
筒状体15aの内、外面を全面的に被覆する際、被覆膜15b
としては通気性を有するものを用いる。さらに説明を加
えると、熱交換器14からエアー拡散ダクト15に送られた
空気は、筒状体15a内の空隙により小屋裏空間１内に均
一に放出され、居住空間２に一様に熱を供給することが
できる。また、エアー拡散ダクト15は熱交換器14とパイ
プ24で結ばれている一方、ドラフトダクト13とファン27
を介して結ばれている。このファン27は、コレクター空
間５と小屋裏空間１、床下空間３等の温度差により作
動、停止を行い、エアー拡散ダクト15内の空気をより加
温するのに役立つものである。集熱ダクト16はコレクタ
ー空間５内、特にコレクター空間５内の熱が集まる棟付
近に配設するものであり、コレクター空間５内の熱を空
気と共にファン28を介して床下空間３の分散ダクト17に
送り、居住空間２を床21から暖めるのに役立つものであ
る。土間暖房部29は床下空間３内を加温すると共に、地
面からの湿気の浸入を遮断するものである。この土間暖
房部29は第６図に抽出して示すように断熱層30、コンク
リート層31、温水パイプ34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30は、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の
硬質プラスチックフォームで独立気泡発泡組織で密度が
30〜100kg/m³程度の圧縮強度のあるもの、あるいはALC
板、木片セメント板、木毛セメント板等の少なくとも一
種からなり、厚さが10〜100mm程度のものである。この
断熱層30は温水パイプ34内に温水を通水して土間暖房を
行う場合、この熱が地面に放出されるのを阻止するため
のものである。なお、断熱層30が独立気泡発泡組織の硬
質プラスチックフォーム等からなる場合には防湿性を有
し、地面からの水分が家屋Ａ内に浸入することがない
が、ALC板、木毛セメント板のように浸湿性の素材を用
いた場合は、２点鎖線で示すように、あるいは断熱層30
とコンクリート層31の中間（図示せず）に防湿シート35
を敷設することが好ましいものである。コンクリート層
31は、温水パイプ34からの熱の分散材、蓄熱材として機
能すると共に温水パイプ34を埋設することにより、温水
パイプ34内に万一水が貯留し、これが凍った際に温水パ
イプ34が破裂するのを防止するのにも役立つものであ
る。なお、コンクリート層31は、便宜上補強ベースコン
クリート層32と土間コンクリート層33に区分される。補
強ベースコンクリート層32は、主に温水パイプ34の配管
を容易にするための層である。この補強ベースコンクリ
ート層32は、コンクリートの打込、あるいはPC板を用い
て形成することも可能である。また、土間コンクリート
層33は、温水パイプ34を埋設すると共に床下空間３の空
気を一様に暖めるための放熱部として機能するものであ
る。温水パイプ34は、例えば第７図（ａ）、（ｂ）に示
すように配管するものであり、熱源37から補強ベースコ
ンクリート層32上の出入口までは、断熱材で被覆するこ
とが好ましいものである。この温水パイプ34は、銅管、
プラスチック管等からなり、内部に不凍液、熱媒体、ガ
ス等を通すことにより、土間暖房を行うものである。

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。まず冬期における空気の流れについて説明
する。外部Ｂから換気口12を経て取り入れられた空気は
熱交換器14を経てエアー拡散ダクト15に送られる。エア
ー拡散ダクト15に送られた空気は、圧力、および筒状体
15aの空隙によって小屋裏空間１に均一に放出され、既
存の温かい空気と共に給気口19を介して居住空間２に移
動する。また、コレクター空間５で集熱機能を果たすこ
とのできる場合、エアー拡散ダクト15から直接ドラフト
ダクト13に送られ、集熱ダクト16を通り床下空間３に送
られる。床下空間３では土間暖房部29によって加温さ
れ、給気口19を通って居住空間２を暖め、また通気空間
11を通って小屋裏空間１に到り、エアー拡散ダクト15か
ら放出された空気と一緒になって居住空間２に移動す
る。居住空間２の空気は、人体や暖房器から発する水
分、ガス等といっしょに、例えば台所、浴室等に設けた
換気扇18を通り、熱交換器14を介して外部Ｂに排出され
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Ｂへの流出を最少限に行うことができると共に、
換気も同時に行い、熱ロスのない暖房、および新鮮な空
気の取り入れを行うことができる家屋Ａとなる。また、
夏期においては、コレクター空間13への送風を停止する
と共に、土間暖房部29を停止し、第２図で実線、および
一点鎖線で示すように気密断熱層４内の各空間で空気を
流通させ、熱交換器14を介して吸気、排気を行うことに
より、外部Ｂの熱が家屋Ａ内に伝わることなく換気を行
うことができるものとなる。

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、熱交換器14を床下空間３、通気空間11等に配設す
ることも可能である。また、コレクター空間５に開閉式
の換気口（図示せず）を設け、夏期においてコレクター
空間５内の熱を外部Ｂへ放出することも可能である。さ
らに、エアー拡散ダクト15のパイプ24との連結部付近
（第５図においてハッチングで示す部分）を不通気性の
素材とし、熱交換器14からの空気の供給圧をより分散さ
せることも可能である。さらに、熱源37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34内に冷
たい熱媒体を通すことにより冷房を行うことも可能であ
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。居住空間の換気も同時に
行うことができる。気密断熱層を形成するため、隙間
風がなく、効率よく冷、暖房をすることができる。冬
期において土間暖房による加温を行うため、床付近、内
壁付近の冷気がなく、居住性、耐久性に好条件となる。
床下空間に地面からの湿気が直接浸入するのを防止で
き、結露の発生を阻止できる。床下空間の加温を外部
の熱源により必要に応じて調節でき、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図は熱
交換器の一例を示す説明図、第４図（ａ）〜（ｈ）はエ
アー拡散ダクトの構造を説明する説明図、第５図はエア
ー拡散ダクトの要部を示す説明図、第６図、第７図
（ａ）、（ｂ）は土間暖房部を説明する説明図である。 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、５……コレクター空
間、11……通気空間、13……ドラフトダクト、14……熱
交換器、15……エアー拡散ダクト、16……集熱ダクト、
18……換気扇、19……給気口、29……土間暖房部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】家屋内部を気密断熱層によって小屋裏空
   間、居住空間、床下空間、通気空間と、壁コレクター空
   間、屋根コレクター空間からなるコレクター空間とに分
   割し、また、前記小屋裏空間と床下空間は内壁と気密断
   熱層間の通気空間によって連通化し、また床下空間と居
   住空間あるいは小屋裏空間と居住空間の少なくとも一方
   を給気口で結び、またコレクター空間にはドラフトダク
   トと集熱ダクト、小屋裏空間にはエアー拡散ダクト、床
   下空間には分散ダクト、居住空間には換気扇を配設し、
   かつ家屋内の任意位置に熱交換器を配設し、該熱交換器
   と換気扇、エアー拡散ダクトを結び、またエアー拡散ダ
   クトとドラフトダクト、集熱ダクトと分散ダクトを結
   び、かつ、家屋内の吸排気を行う換気口と熱交換器とを
   結び、しかも床下空間における土間を断熱層、コンクリ
   ート層、温水パイプからなる土間暖房部としたことを特
   徴とする家屋。