JP5926711B2

JP5926711B2 - 暖房システム

Info

Publication number: JP5926711B2
Application number: JP2013163247A
Authority: JP
Inventors: 好雄藤井
Original assignee: 株式会社コスミック・ガーデン
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: JP2015031117A

Description

この発明は、太陽熱を利用し、高い断熱性と気密性を有する家屋内の空気を暖め、これを循環させて家屋全体を暖房する新規な暖房システムに関するものである。

従来から、太陽熱を利用した冷暖房装置として、種々のものが提案され、実用化されている。最も代表的なものとしては、温水循環方式によるものがある。この方式では、屋根等にパイプを配管して長尺な水路を形成し、この水路を流れる水（又は熱媒体）を太陽熱で温め、この温水を利用して熱交換ユニットによって室内の空気を暖めるものである。一方、近年では、水を介さず直接、暖めた空気を家屋内に循環させる方式も提案、実用化されている。この方式では、家屋の壁、天井、床内に空気の流路を形成しておき、太陽熱で温められた空気を直接この流路に供給して、室内を壁面等を介して間接的に暖めるものであり、例えば、特許文献１や特許文献２などの空調装置が提案されている。

特許文献１に開示された「空調装置を備えた家屋」は、外熱遮断構造とした家屋本体の床下部、壁裏部、小屋裏部等に通風路を配設すると共に、太陽熱集熱装置や熱交換装置を備え、循環ファン等で通風路に暖気を導入して冷暖房を行う。また、特許文献２に記載の「家屋への空気取り入れ方法および装置」では、屋根に熱吸収区域と熱反射区域とを設け、寒冷時には、両区域のうち、暖かい方の空気を、また温暖時には、冷たい方の空気を家屋内に取り入れるようにしている。

特開平０８−１８９１０２号公報特開平１１−１０１４７４号公報

しかしながら、温水循環方式は、屋根上の温水パネルや配管、水槽、送水機、熱交換器等、複雑で大型のシステムを構成するので、設置費が嵩むという問題が指摘される。

また、特許文献１や特許文献２に開示されたような空気を循環させる方式の場合も、床下部、壁裏部、小屋裏部等に通風路を配設したり、循環ファンを設置するなど、家屋の建築時から準備しておく必要があり、簡単な構成ではなかった。さらに、通風路は、通常、特定の部屋のみに配設されるから、家屋全体を暖めるものではない。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたもので、簡単な構成で太陽熱を利用して家屋全体を直接、均等に暖房できるシステムを構成することを目的としている。また、既設の家屋にも後から簡単に設置できるシステムを提供するものである。

上述した課題を解決するため、本発明に係る暖房システムは、断熱性かつ気密性を有する家屋において、各居室および小屋裏は階段室および吹き抜けで連通しており、家屋の南側に面した居室にガラス窓を設けると共に、小屋裏にはガラス張りの天窓を設けて、当該室内の空気を太陽熱で暖めるようにし、小屋裏から１階居室に通気ダクトを貫通設置し、この通気ダクトの小屋裏側開口部に有圧換気扇を設けると共に、前記小屋裏内には温度スイッチと風圧コントローラを備えた制御装置を設け、該制御装置は、小屋裏内の暖気が太陽熱で暖められて予め設定された温度となったことを検知すると、当該小屋裏の暖気を１階居室に送風、拡散させて、該１階居室にある空気と共に階段室および吹き抜けを通じて常に小屋裏に流れる気流が発生するように前記有圧換気扇の運転及び送風量を制御するという手段を採用した。

上記構成を採用した本発明の暖房システムは、断熱性かつ気密性を有する家屋において、ガラス窓やガラス張りの天窓を通じて、太陽熱で室内の空気を暖め、この暖気を、通気ダクト及び有圧換気扇を介して１階居室に強制的に送り出すと共に、階段室や吹き抜けを通じて、家屋全体に、暖気を循環、拡散するようにしたので、家屋内に暖気を均等に行き渡らせて、暖房するものである。

そして、南側に面して窓ガラスを設けた居室又は小屋裏に、所定の温度で溶融するパラフィン液を貯留して蓄熱するパラフィンプールを設置するという手段を採用した。

また、パラフィンプールは、パラフィン液が溶融時に暖気の温度を蓄熱し、夜間など温度が低下すると、凝固熱を発生して、室温を上昇させ、暖房温度を維持する。

上記構成に係る本発明の暖房システムは、断熱性かつ気密性を有する家屋において、太陽熱で室内の空気を暖め、開放部分を大きく設けた家屋全体に、この暖気を循環、拡散するようにしたものであるから、家屋内に暖気が均等に行き渡り、家屋内を暖房できるものである。その際、太陽光という自然エネルギーで直接室内の空気を温めて、これを循環させるものであるから。熱の外部への漏出を最小限にすると共に、既存のエアコンなどによる暖房と比較すると、消費電力は遙かに低く、運用コストも低いので、高度の省エネルギー効果を得ることができる。

また、家屋全体に大きな開放部分を設けているので、掃除なども楽に行えるし、暖気が常に循環し、滞留することがないので、カビの発生を抑制する効果も期待できる。家屋全体を均等に暖めるものであるから、居室ごとの温度差がなく、どの居室でも快適に過ごすことができる。さらに、エアコンなどのように空気を乾燥させることもない。

また、パラフィンプールを併用することで、蓄熱が可能であり、日の当たらない夜間等においても、暖房効果を維持することができる。

さらに、この暖房システムを構成する部材はほとんどが既存の資材で構成することが可能であるから、通気ダクトの設置という比較的簡単な工事だけで構築することが可能で、設置コストも低くなるので、非常に経済的である。

本発明に係る暖房システムの全体構成の概略を示す説明図である。

以下、本発明に係る暖房システムを、添付した図面に従って説明する。図において、１は適用対象となる家屋を示し、壁、床、天井、屋根等に断熱材を用いて、できるだけ高度な断熱性を保持させている。また、同時に、外部に通じるドア、窓等においても密閉性のあるものを用い、家屋全体で高度な気密性も保持させている。また、２は家屋１の１階居室、３は２階居室、４は小屋裏又はロフトであり、各居室２、３や小屋裏４等は、各階層間に設ける階段室５や吹き抜け６等により、大きな開放部分で互いに連通した構造である。なお、図は例示であり、各階の居室の数や家屋の階数などは、特に限定するものではないが、互いに開放的に連通していることが好ましい。

かかる家屋１において、１１は、２階居室３の南側に面して設置されたガラス窓、１２は、同じく南側に面した屋根に設置されたガラス張りの天窓であり、太陽光を受けて、その太陽熱で居室３又は小屋裏４内の空気を暖める。１３は、通気ダクトであり、小屋裏４から１階居室２まで貫通して設置したものである。１４は、上記通気ダクト１３の小屋裏４側の開口部に設ける有圧換気扇又はシロッコファンで、通気ダクト１３を通じて小屋裏４の空気を１階居室２まで強制的に送風する機能を有している。１５は、小屋裏４内に取り付けた制御装置で、その室温を内蔵温度センサーで検知して上記有圧換気扇１４の運転、停止を制御する温度スイッチ１５ａと、有圧換気扇１４の回転数を制御して通気ダクト１３に送り込む空気の量を調節する風圧コントローラ１５ｂを備えている。即ち、小屋裏４の室温を検知して、予め設定した温度に従って、有圧換気扇１４の運転の開始または停止を制御すると共に、その送風量を制御するものである。

なお、ガラス窓１１やガラス張りの天窓１２の大きさは、家屋の建築地、家屋の断熱性能等を総合的に考慮し、太陽光の採光面積を設定、調整する。また、通気ダクト１３の設置数は特に限定するものではなく、家屋１の構造、大きさにより適宜選定できる。また、各居室には別途温度センサー（図示せず）を設けて、室温を検知し、上記制御装置１５にその信号を送って、室温に応じて有圧換気扇１４の運転を制御することもある。

かかる構成の家屋１において、日中、南側に面したガラス窓１１、及び、屋根のガラス張りの天窓１２が太陽光を受けると、その太陽熱により、２階居室３及び小屋裏４の室内の空気が暖められる。暖められた空気は軽くなるので、その暖気は主に小屋裏４に集中して貯留されることになる。そのとき、制御装置１５の温度センサーがその暖気の温度を検知し、予め設定された温度を検知すると、温度スイッチ１５ａが作動し、有圧換気扇１４が運転を開始する。これにより、小屋裏４内の暖気は、通気ダクト１３を通じて強制的に１階居室２に送り込まれ、拡散する。

初期の段階では、家屋１内で、１階居室２、２階居室３、小屋裏４には温度差があり、暖かい空気は上昇するので、家屋１内に、階段室５や吹き抜け６を通って常に上方の階に流れる気流が発生する。その１階居室２に、通気ダクト１３から暖気が強制的に供給されると、１階居室２にある少し低い温度の空気がその上昇する気流に乗って上方の階へ流れる。この空気は、上記ガラス窓１１を有する２階居室３及びガラス張りの天窓１２を有する小屋裏４で暖められ、その暖気は、通気ダクト１３を通じて再び１階居室２に送り込まれ、拡散する。

家屋１内では、このように暖気の循環が生じているが、家屋１は、高い断熱性と気密性に維持されているので、輻射で熱損失が少しはあるものの、熱の外部への漏出はほとんどなく、循環する空気の温度は時間の経過と共に次第に全体が上昇し、家屋１全体が所定の温度まで、均等に暖められるようになる。そうすると、温度センサーにより制御装置１５が作動して、有圧換気扇１４の運転は停止されるが、断熱性、気密性を有する家屋１全体の温度はほとんど低下することがない。これにより、家屋１全体の一定温度での暖房が、長時間維持される。

次に、１６は、蓄熱装置としてのパラフィンプールであり、例えば２階居室３に設置しておく。このパラフィンプール１６は、例えば３０度で溶融するパラフィン液を大量に容器に貯留したものである。上記の通り、２階居室３は南に面したガラス窓１１が太陽光を受け、その太陽熱により室温が上昇する。そして、仮に室温が３０度以上になると、パラフィンプール１６のパラフィンは溶け出し、液状のまま容器に貯留され、蓄熱状態となる。夜間などで室温が低下すると、パラフィンは凝固を開始し、その時、凝固熱（潜熱）を発生する。この凝固熱が室温を上昇させ、一定温度の暖気が発生し、その暖気の循環により、家屋１内の暖房温度を維持することができる。なお、このパラフィンプール１６は、小屋裏４に設置しても良い。

上述したように、本発明に係る暖房システムによれば、太陽熱という自然エネルギーのみで暖気を作り、これを断熱性、気密性を有する家屋１全体に循環、拡散させて暖房するものであるから、熱の外部への漏出を最小限にすると共に、有圧換気扇１４の運転に多少の電力が必要であるものの、既存のエアコンなどによる暖房と比較すると、消費電力は遙かに低く、運用コストも低いので、高度の省エネルギー効果を得ることができる。

また、エアコンのように各居室ごとに強制的に暖房するのではなく、階段室や吹き抜けなどの大きな開放部分を通じて家屋全体を穏やかに暖房するので、トイレや洗面所、風呂場なども同じように暖房される。また、大きな開放部分を設けているので、掃除なども楽に行えるし、暖気が常に循環し、滞留することがないので、カビの発生を抑制する効果も期待できる。さらに、暖気が循環するだけであるので、エアコン運転時に見られるような空気の乾燥を防ぎ、居室ごとの温度差もなく、快適に生活できるものである。

なお、パラフィンプールを併用すると、その蓄熱作用により、夜間等であっても暖房効果を維持することができる。

さらに、この暖房システムを構成する部材は、ガラス窓、ガラス張りの天窓、有圧換気扇などであり、ほとんどが既存の資材で構成することが可能であるから、通気ダクトの設置という比較的簡単な工事だけで構築することが可能で、設置コストも低くなるので、非常に経済的である。

１家屋
２１階居室
３２階居室
４小屋裏
５階段室
６吹き抜け
１１ガラス窓
１２天窓
１３通気ダクト
１４有圧換気扇
１５制御装置
１５ａ温度スイッチ
１５ｂ風圧コントローラ
１６パラフィンプール

Claims

断熱性かつ気密性を有する家屋において、各居室および小屋裏は階段室および吹き抜けで連通しており、家屋の南側に面した居室にガラス窓を設けると共に、小屋裏にはガラス張りの天窓を設けて、当該室内の空気を太陽熱で暖めるようにし、小屋裏から１階居室に通気ダクトを貫通設置し、この通気ダクトの小屋裏側開口部に有圧換気扇を設けると共に、前記小屋裏内には温度スイッチと風圧コントローラを備えた制御装置を設け、該制御装置は、小屋裏内の暖気が太陽熱で暖められて予め設定された温度となったことを検知すると、当該小屋裏の暖気を１階居室に送風、拡散させて、該１階居室にある空気と共に階段室および吹き抜けを通じて常に小屋裏に流れる気流が発生するように前記有圧換気扇の運転及び送風量を制御することを特徴とする暖房システム。
南側に面して窓ガラスを設けた居室又は小屋裏に、所定の温度で溶融するパラフィン液を貯留して蓄熱するパラフィンプールを設置した請求項１記載の暖房システム。