JP6406781B1 - 自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋 - Google Patents

Abstract

【課題】 屋内において、温度差のある回帰暖気と冷涼な外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができることから、屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる、自然対流式空調を実現するための床下空間構造を提供する。
【解決手段】 １階または複数階の居住域空間８を有する建屋９において、屋内において自然な空気の対流運動を発生させて居住域空間８を空調する床下空間構造１であって、基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下または基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下および１階の居住域空間８と２階の居住域空間８とを接続する階段８１下の区域において区画されていて、空気混合空間２と、空気加温空間３と、空間連通手段４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋に関し、詳細には、１階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋に関し、より詳細には、前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、かつ、前記外気排出口は、前記１階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置することを特徴とする前記床下空間構造、およびこれを備えた、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋に関する。

近年、建屋に外気を取り入れつつ建屋の床下空間に熱源を設けることにより、自然な空気の対流運動を発生させて居室全体の暖房・換気を行う、断熱・気密化された建屋が建築されている。

そのような建屋として、例えば、高気密、高断熱建物において基礎断熱された床下の土間コンクリ−トの上に敷設した木炭粒と床下空間に設置した放熱器と床面に設けた排気用通気口と吸気用通気口とからなり、床下に設けた放熱器により暖められた空気を、温度差を利用して排気用通気口から室内に送り込み、またその室内空気を吸気用通気口から床下空間へ送り込んで循環させると同時に、床下に敷設した水蒸気を含んだ木炭粒を介して加湿させる、調湿機能付き床下暖房システムを備えた建屋（特許文献１）の他、床下空間の中の少なくとも一部に第一外気快適化手段や第二外気快適化手段を設けた床下暖房建屋（特許文献２）、高気密に構成した建屋本体と、建屋本体の床下に設置し、外気を建屋本体内に強制導入する換気装置と、建屋本体に設けられ、室内の空気を屋外に排出するための排気口と、建屋本体に設けられ、換気装置により供給される外気を室内に吹き出す通気口とから構成してなる高気密型建屋において、流動する外気と接触する状態で通気口に空気改質物質を収納する空気改質用トレーを着脱可能に設けた建屋（特許文献３）、床下空間に配置された、床下空間に供給される外気と居住空間を巡回して床下空間へと回帰してきた循環空気とを暖める蓄熱暖房装置と、床下空間に外気を供給する給気手段とを配置し、さらに回帰開口部から床下へ回帰する空気の量を増減制御することにより吹出開口部から吹き出す暖気吹出量を調整する回帰空気量制御手段とを有する、自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋（特許文献４）、床下空間と外気取入れ口および外気取入れ口より高所に位置する排気口を設けた建屋本体と、建屋本体に設けられ、吸気ファンにより外気取入れ口から外気を取り込む定圧室と、床下空間内に設けられ、定圧室から外気が供給されるとともに、一階床部に設けた回帰口に連通する定温室と、床下空間から二階空間に連通して設けた上昇風道と、二階空間を一階空間に連通する下降風道と、一階空間および二階空間の仕切壁に設けた通気口と、前記床下空間に配置した熱源とから構成される換気温調式建屋（特許文献５）などが挙げられる。

特開２００５−２４１２２８号公報 特開２００９−０６２８０１号公報 実用新案登録第３１２１９４１号公報 特開２００９−１５０６４３号公報 特開２０１７−０５７６７３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている調湿機能付き床下暖房システムを備えた建屋では、吸気口が居住域空間の上方に形成されているため、居住域空間に冬季の冷涼な外気が入ってきてしまい、特に寒冷地では実用化されにくい。また、特許文献２に開示されている床下暖房建屋では、居住域ごとの気密性と断熱性を相当高めなければならず、その結果、建屋の構造が一定構造に限られてしまい、居住者が利用しづらい構造になる虞がある。さらに、特許文献３に開示されている建屋では、構造、屋内における空気の対流が起きにくく、その結果、外気の吸気をどうしても機械（動力）による吸気に頼らざるを得ない。

一方、特許文献４に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋では、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いることによって、断続的に暖気を発生させて上昇気流を形成させ、これにより、室内において強制的に空気の対流を生じさせているのであって、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させている、換言すれば、室内の温暖な空気と冷涼な外気との温度差を利用して「自然対流」を発生させているのとは異なっている。また、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いて断続的に暖気を発生させて上昇気流を形成させ、室内において強制的に対流を生じさせているが故に、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させるための空間（空気混合空間）を備える必要がないばかりか、そのままでは室内温度が上昇しすぎてしまうために、回帰空気量制御手段を配設して、定時的に室内の対流をシャットアウトして室内温度を下げる必要があることから、穏やかで、かつ温もりのある空気の対流を実現することは困難である。

他方、特許文献５に開示されている換気温調式建屋では、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させるための空間（空気混合空間）に、一見該当しそうな、定温室が備えられているものの、室内に取り入れられた冷涼な外気を外気吸引ファンという機械的制御によって定温室に送り込むことにより、室内において強制的に空気の対流を生じさせているのであり、やはり、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させている、換言すれば、室内の温暖な空気と冷涼な外気との温度差を利用して「自然対流」を発生させているのとは異なっている。

なお、特許文献４に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋において、特許文献５に開示されている換気温調式建屋における定温室を配設するとの考えが一見できそうではあるが、上述の通り、特許文献４に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋では、あえて熱量の大きい蓄熱暖房を用いているが故に、そのままでは室内温度が上昇しすぎてしまうため、回帰空気量制御手段を配設して、定時的に室内の対流をシャットアウトして室内温度を下げる必要があるのであり、これにさらに、外気吸引ファンという機械的制御により室内において強制的に空気の対流を生じさせている特許文献５に記載の定温室を配設して、室内を循環して回帰する暖気と冷涼な外気をお互いに引き合わせて、混合・熱交換させることにより空気の対流を発生させる必要はまったくないことから、特許文献４に開示されている自然対流式床下暖房換気システムおよびこれを備えた建屋と、特許文献５に開示されている換気温調式建屋とでは、目的を異にしているといえ、このような考えには阻害要因が存在するといえる。

そこで本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、屋内において、温度差のある回帰暖気と冷涼な外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができることから、屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる、自然対流式空調を実現するための床下空間構造を提供すること、さらには、居住域空間における空調や加湿、室温調整が容易であり、常時しっかりと換気をしつつ居住域空間の隅々までムラなく暖めることができる建屋を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造について、外気と回帰暖気とを取り入れて混合して熱交換させる空気混合空間と、混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、空気混合空間と空気加温空間とを連通して混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、空気混合空間の四方を壁部で囲み、空気混合空間の天井には、回帰暖気を空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段を形成し、空気混合空間の内部には、断熱施工を施した外気取り入れ手段の、外気排出口を配置し、外気取り入れ手段は建屋の外壁に形成した外気吸入口から延伸させて、空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設し、空気加温空間の内部に熱源を配設し、空間連通手段を、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成し、かつ、外気排出口を、１階床面より低い位置に配置するとともに、空間連通手段と、回帰暖気取り入れ手段と、外気排出口とを、互いに近傍に位置させる（配置する）ことによって、温度差のある回帰暖気と外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができ、これにより、屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる、自然対流式空調を実現することができることを見出し、下記の各発明を完成した。

（１）１階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間とを接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造であって、前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段とを備え、前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、かつ、前記外気排出口は、前記１階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置することを特徴とする前記床下空間構造。

（２）前記空気混合空間の天井が、前記１階床面のうちの所定の部分、前記仕切板または階段であることを特徴とする、（１）に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。

（３）建屋容積が１５０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ_２との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０であることを特徴とする、（１）または（２）に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。

（４）建屋容積が１５０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ_２との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７であることを特徴とする、（１）から（３）の少なくともいずれか一項に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。

（５）（１）から（４）の少なくともいずれかに記載の自然対流式空調のための床下空間構造と、前記空気加温空間において生じた前記暖気を、前記居住域空間、および前記居住域空間の天井またはその近傍へ誘導する暖気誘導部と、前記建屋の前記居住域空間のうち最も上階に位置する居住域空間の天井またはその近傍に形成されて前記暖気の一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段と、前記外気取り入れ手段とを備えることを特徴とする、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋。

本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造およびこれを備えた建屋によれば、屋内において、温度差のある回帰暖気と冷涼な外気とを確保しつつ、前記回帰暖気と冷涼な外気とがお互いに引き合う作用を利用してしっかりと混合させて熱交換させることができ、それにより屋内において、動力に頼ることなく、自然に、かつ穏やかで温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができ、さらには、居住域空間における空調や加湿、室温調整を容易に行うことができ、居住域空間において常時しっかりと換気をしつつ屋内の隅々までムラなく暖めることができ、自然な温もりのある極めて快適な居住域空間を提供することができる。

第一実施形態の自然対流式空調のための床下空間構造（自然対流式空調床下空間構造）１およびこれを備える建屋９の概略構成の一例を示す、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を縦方向へ切った場合の縦断面図である。 第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１の概略構成の一例を示す、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を横方向へ切った場合の横断面図である。 第一実施形態の空気混合空間２における、外気取り入れ手段７と、空間連通手段４との構成の複数例を示す、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を横方向へ切った場合の横断面拡大図である。 第一実施形態の回帰暖気取り入れ手段２６または空間連通手段４の構成の一例を示す平面図である。 第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１を例示する、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を縦方向へ切った場合の縦断面拡大図である。図中、（ａ）は面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が最小値となる場合を例示する前記縦断面拡大図であり、（ｂ）は面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が最大値となる場合を例示する前記縦断面拡大図である。 第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１を例示する、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を横方向へ切った場合の横断面拡大図である。図中、（ａ）は面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が最小値となる場合を例示する前記横断面拡大図であり、（ｂ）は面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が最大値となる場合を例示する前記横断面拡大図である。 第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１およびこれを備える建屋９の概略構成の一例を示す、後方壁部および前方壁部と直交する平面で建屋９を縦方向へ切った場合の縦断面図である。 第二実施形態における回帰暖気取り入れ手段２６の異なる構成を示す、後方壁部および前方壁部と直交する平面で建屋９を縦方向へ切った場合の縦断面拡大図である。 第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１を例示する、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を縦方向へ切った場合の縦断面拡大図である。図中、（ａ）は面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が最小値となる場合を例示する前記縦断面拡大図であり、（ｂ）は面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が最大値となる場合を例示する前記縦断面拡大図である。 第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１を例示する、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で建屋９を横方向へ切った場合の横断面拡大図である。図中、（ａ）は面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が最小値となる場合を例示する前記横断拡大面図であり、（ｂ）は面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が最大値となる場合を例示する前記横断面拡大図である。

以下、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造の第一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１は、１階または複数階の居住域空間８を有する建屋９において、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと、外気ＯＡが温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気ＲＡとの温度差を利用して、屋内において自然な空気の対流運動を発生させて居住域空間８を空調する床下空間構造１であって、図１、図２に示すように、「基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下の区域」ならびに「１階の居住域空間８および２階の居住域空間８を接続する階段８１の下の区域」において区画されている。

すなわち、本第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１は、図１に示すように、建屋９の屋内を巡回して回帰した回帰暖気ＲＡを確実に回収して、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとがお互いに引き合う作用を利用して、しっかりと混合させて熱交換させ、その混合し熱交換した混合空気ＭＡを加温して暖め、生じた暖気ＨＡを居住域空間８へと送り出す構造であり、図１に示すように、基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下の区域ならびに１階の居住域空間８および２階の居住域空間８を接続する階段８１の下の区域において区画されていて、空気混合空間２と、空気加温空間３と、空間連通手段４とを備えている。なお、本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造１の底部（地盤面ＧＳの近傍）は、コンクリート盤１２により構成されるとともに、基礎断熱を構成する底部断熱材１１によって断熱されている。以下、各構成について詳細に説明する。

本第一実施形態における空気混合空間２は、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを取り入れ、混合させて熱交換させ、混合空気ＭＡを生じさせる空間、すなわち、建屋９の屋内を巡回して回帰した回帰暖気ＲＡを確実に回収するとともに、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡを確実に確保しつつ、取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとがお互いに引き合う作用を利用して外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとをしっかりと混合させて熱交換させる空間であり、図２に示すように、四方が壁部２１〜２４で囲まれている。

壁部２１〜２４は、図２に示すように、外壁９１側に位置する後方壁部２１、後方壁部２１の対面に位置する前方壁部２２、後方壁部２１の左側に位置する左方壁部２３および後方壁部の右側に位置する右方壁部２４から構成されており、その壁部２１〜２４によって四方が囲まれた空気混合空間２の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段７の、外気排出口７２が配置されている。また、空気混合空間２の天井２５には、図１、図２に示すように、回帰暖気ＲＡを空気混合空間２内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段２６が形成されている。

外気取り入れ手段７は、建屋９の屋内と屋外における空気の温度差により生ずる空気の対流運動を利用して、屋外から外気ＯＡを空気混合空間２へ取り入れるための手段であり、本第一実施形態おいては、図１、図２に示すように、断熱施工が施された１本の略Ｓ字状の導入管７３からなっており、導入管７３の上方の開口端部である外気吸気口７１を建屋９の外壁９１に貫設し、空間連通手段４が形成されている前方壁部２２とは異なる後方壁部２１に導入管７３を貫通させ、導入管７３の下方の開口端部である外気排出口７２を空気混合空間２の内部に配置している。換言すれば、外気取り入れ手段７は、建屋９の外壁９１に形成された１つの外気吸入口７１から延伸して後方壁部２１に貫設されているが、本発明においてはこれに限られず、図３（ａ）〜（ｉ）に示すように、例えば、建屋９の外壁９１に形成された１または２つ以上の外気吸入口７１から延伸して、後方壁部２１、前方壁部２２、左方壁部２３および右方壁部２４のうちの、空間連通手段４が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部、換言すれば、外気取り入れ手段７は、図３に示すように、１または複数本の導入管７３から構成されて、後方壁部２１、前方壁部２２、左方壁部２３および右方壁部２４からなる群から選択される１つ、２つまたは３つの壁部であって、空間連通手段４が形成されている壁部とは異なる壁部に貫設することができる。なお、１または複数本の導入管７３の口径、すなわち、後述する外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）は一定でなくてもよく、図３（ａ）〜（ｉ）のそれぞれに示す態様はそれらの例の一部である。また、本第一実施形態おいて、外気排出口７２は、図１に示すように、壁部２１〜２４と空気混合空間２の天井２５とに囲まれた空間である空気混合空間２の底部（地盤面ＧＳの近傍）に、１階床面ＦＳ１より低い位置に、換言すれば、１階床面ＦＳ１より下方に位置するように配置されている。

一方、回帰暖気取り入れ手段２６は、建屋９内を巡回した暖気ＨＡの一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段６によっても建屋９の外に排出されないまま居住域空間８へ回帰した回帰暖気ＲＡを、空気混合空間２へ取り込むための手段であり、図１、図２に示すように、空気混合空間２の天井２５に形成されている。なお、本第一実施形態において、空気混合空間２の天井２５は、図１に示すように、階段８１のうちの所定の範囲の部分に当たり、回帰暖気取り入れ手段２６は、当該部分である階段８１の蹴上げ８２に形成されている。また、回帰暖気取り入れ手段２６の構造は、本発明の特徴を損なわない範囲において実開口を有していれば特に限定されないが、例えば、図４に示すように、複数のスリットが形成された板状の開口制御板などを用いて形成する他、ガラリを用いることができる。

本第一実施形態において、空気混合空間２は、建屋容積が１７０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の場合においては、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０となるように形成することが好適である。面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝９．５となる場合とは、例えば、図５（ａ）および図６（ａ）に示すような、縦断面積Ｓ_１が３３５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、縦断面積Ｓ_１が１６７５ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、縦断面積Ｓ_１が５０５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値は、それぞれ、「３３５０ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「１６７５ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「５０５０ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が９．５を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段２６の実開口面積を充分に確保することができず、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを混合させ熱交換させて得られた混合空気ＭＡの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝７０となる場合とは、例えば、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すような、縦断面積Ｓ_１が２４７５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、縦断面積Ｓ_１が１２３００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、縦断面積Ｓ_１が３７２００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値は、それぞれ、「２４７５０ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「１２３００ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「３７２００ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が７０を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間２が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。なお、本第一実施形態における「開口の実開口面積」とは、開口における正味の開口部分の面積をいい、例えば、開口において開口制御板などが設けられている場合は、その開口制御板などの部分が占める面積を除いた、実際に開口している部分の面積をいう。

また、本第一実施形態において、空気混合空間２は、建屋容積が１７０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の場合においては、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように形成することが好適である。面積比Ｓ_３／Ｓ_２＝５．１となる場合とは、例えば、図５（ａ）および図６（ａ）に示すような、横断面積Ｓ_３が１８００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、横断面積Ｓ_３が９００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、横断面積Ｓ_３が２７００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値は、それぞれ、「１８００ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「９００ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「２７００ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第一実施形態において、面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が５．１を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段２６の実開口面積を充分に確保することができず、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを混合させ熱交換させて得られた混合空気ＭＡの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比Ｓ_３／Ｓ_２＝９７となる場合とは、例えば、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すような、横断面積Ｓ_３が３４３００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、横断面積Ｓ_３が１７１００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、横断面積Ｓ_３が５１５００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値は、それぞれ、「３４３００ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「１７１００ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「５１５００ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。面積比Ｓ_３／Ｓ_２が９７を上回る場合、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間２が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。

なお、本第一実施形態において、建屋容積が１７０ｍ^３未満の場合は、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０となるように空気混合空間２を形成すること自体、あるいは後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように空気混合空間２を形成すること自体が困難となり、建屋容積が１０００ｍ^３より大の場合は、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０となるように空気混合空間２を形成しても、あるいは後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように空気混合空間２を形成しても、空気混合空間２が低温にならず、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。

以上より、本第一実施形態において、空気混合空間２は、空気混合空間２の体積Ｖ（ｃｍ^３）と外気排出口７２の開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との比Ｖ／Ｓ_２の値が、２５６≦Ｖ／Ｓ_２≦１２９７１となるように形成することが好適であるということがいえる。

本第一実施形態における空気加温空間３は、混合空気ＭＡを加温して暖気ＨＡを生じさせる空間、すなわち、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを混合させ、熱交換させて得られた混合空気ＭＡを加温し、暖気ＨＡを生じさせるための空間であり、図１、図２に示すように、熱源３１を配設している。熱源３１は空気加温空間３の底部上に限らず、空気加温空間３の任意の位置に配設してよいが、図１に示すように、室温調整の観点から、空間連通手段４の近傍に当たる空気加温空間３の底部上、暖気誘導部５のダクト５１または暖気誘導部５の開口５２のうち１階床面ＦＳ１に形成されている開口５２のその近傍に当たる空気加温空間３の底部上に配設することが好適である。また、熱源３１としては、灯油ストーブ、ガスストーブ、ヒートポンプ、蓄熱暖房具（あえて熱量の大きいものを選択する必要はない）、燃料電池などの暖房装置を１または複数個、単独でまたは組み合わせることにより用いることができる。さらに、空気加温空間３には、所望によって加湿手段３２を配設してもよく、加湿手段３２は空気加温空間３の底部上の他、図１に示すように、例えば、空気加温空間３の天井すなわち１階床面に配設することができる。

本第一実施形態における空間連通手段４は、空気混合空間２と空気加温空間３とを連通して混合空気ＭＡを流通させる手段である。本第一実施形態おいて、空間連通手段４は、図１、図２に示すように、前方壁部２２に形成されているが、本発明においてはこれに限定されず、図３に示すように、例えば、後方壁部２１、前方壁部２２、左方壁部２３および右方壁部２４のうちの、外気取り入れ手段７が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部、換言すれば、後方壁部２１、前方壁部２２、左方壁部２３および右方壁部２４からなる群から選択される１つ、２つまたは３つの壁部であって、外気取り入れ手段７が貫設されている壁部とは異なる壁部に形成することができる。なお、図３に示す態様はその例の一部である。また、本第一実施形態における空間連通手段４の構造は、本発明の特徴を損なわない範囲において実開口を有していれば特に限定されないが、壁部に開口を形成することにより形成されてもよく、図４に示すように、例えば、複数のスリットが形成された板状の開口制御板などを用いて形成することができる他、ガラリを用いることができる。

本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造１は、空気混合空間２、空気加温空間３および空間連通手段４を、それぞれ１または複数備えてもよいということはいうまでもない。そのような構成としては、例えば、空気混合空間２を１７０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の建屋容積単位ごとに備えてもよい。具体的には、例えば、建屋容積が１５００ｍ^３の場合は空気混合空間２を２〜９備えてもよく、建屋容積が２０００ｍ^３の場合は空気混合空間２を２〜１２備えてもよく、建屋容積が３０００ｍ^３の場合は空気混合空間２を３〜１８備えてもよい。また、本第一実施形態において、自然対流式空調床下空間構造１は、本発明の特徴を損なわない範囲において、空気混合空間２、空気加温空間３および空間連通手段４以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。

次に、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造の第二実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１は、１階または複数階の居住域空間８を有する建屋９において、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと、外気ＯＡが温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気ＲＡとの温度差を利用して、屋内において自然な空気の対流運動を発生させて居住域空間８を空調する床下空間構造１であって、図２および図７に示すように、「基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下の区域」において区画されている。

すなわち、本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１は、図７に示すように、建屋９の屋内を巡回して回帰した回帰暖気ＲＡを確実に回収して、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとがお互いに引き合う作用を利用して、しっかりと混合させて熱交換させ、その混合し熱交換した混合空気ＭＡを加温して暖め、生じた暖気ＨＡを居住域空間８へと送り出す構造であり、図７に示すように、基礎断熱した１階床面ＦＳ１の床下の区域において区画されていて、空気混合空間２と、空気加温空間３と、空間連通手段４とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。なお、本第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１のうち、上述した第一実施形態の自然対流式空調床下空間構造１の構成と同一または対応・相当する構成については同一の符号を付すとともに、本第二実施形態において説明のない構成については、第一実施形態と同様として再度の説明を省略する。

本第二実施形態において、回帰暖気取り入れ手段２６は、建屋９内を巡回した暖気ＨＡの一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段６によっても建屋９の外に排出されないまま居住域空間８へ回帰した回帰暖気ＲＡを、空気混合空間２へ取り込むための手段であり、図７に示すように、１階床面ＦＳ１のうちの所定の部分、換言すれば１階床面ＦＳ１のうちの所定の範囲を空気混合空間２の天井２５として、空気混合空間２の天井２５に形成されているが、本発明においてはこれに限定されず、図８に示すように、例えば、横断面積が矩形の煙突状の筒部２７を空気混合空間２と連通するように１階床面ＦＳ１上に設け、筒部２７を塞ぐ仕切板Ｄを空気混合空間２の天井２５で塞ぐようにして空気混合空間２の天井２５として、空気混合空間２の天井２５に形成されてもよい。

本第二実施形態において、空気混合空間２は、建屋容積が１５０ｍ^３以上９５０ｍ^３以下の場合においては、図９（ａ）および（ｂ）に示すように、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０となるように形成することが好適である。面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝２．４となる場合とは、例えば、図９（ａ）および図１０（ａ）に示すような、縦断面積Ｓ_１が８５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、縦断面積Ｓ_１が４２５ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、縦断面積Ｓ_１が１２５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値は、それぞれ、「８５０ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「４２５ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「１２５０ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が２．４を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段２６の実開口面積を充分に確保することができず、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを混合させ熱交換させて得られた混合空気ＭＡの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比Ｓ_１／Ｓ_２＝５０となる場合とは、例えば、図９（ｂ）および図１０（ｂ）に示すような、縦断面積Ｓ_１が１７５００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、縦断面積Ｓ_１が８８００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、縦断面積Ｓ_１が２６５００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値は、それぞれ、「１７５００ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「８８００ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「２６５００ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が５０を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間２が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。

また、本第二実施形態において、空気混合空間２は、建屋容積が１５０ｍ^３以上９５０ｍ^３以下の場合においては、図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように形成することが好適である。面積比Ｓ_３／Ｓ_２＝２．１となる場合とは、図１０（ａ）に示すように、横断面積Ｓ_３が７４０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、横断面積Ｓ_３が３７５ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、横断面積Ｓ_３が１１００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値は、それぞれ、「７４０ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「３７５ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「１１００ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が２．１を下回る場合は、回帰暖気取り入れ手段２６の実開口面積を充分に確保することができず、外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを混合させ熱交換させて得られた混合空気ＭＡの流れの勢いが悪くなり、その結果、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。一方、面積比Ｓ_３／Ｓ_２＝９７となる場合とは、図１０（ｂ）に示すように、横断面積Ｓ_３が３４２５０ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が３５３ｃｍ^２である場合の他、横断面積Ｓ_３が１７１００ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が１７６ｃｍ^２である場合や、横断面積Ｓ_３が５１３９５ｃｍ^２であって、かつ外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２が５３０ｃｍ^２である場合などを挙げることができる。これらの場合の面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値は、それぞれ、「３４２５０ｃｍ^２／３５３ｃｍ^２」、「１７１００ｃｍ^２／１７６ｃｍ^２」および「５１３９５ｃｍ^２／５３０ｃｍ^２」と計算される。なお、本第二実施形態において、面積比Ｓ_３／Ｓ_２が９７を上回る場合は、屋外から屋内へ取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとを確実に混合させて熱交換させることができず、その結果、空気混合空間２が低温にならなくなり、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。

なお、本第二実施形態において、建屋容積が１５０ｍ^３未満の場合は、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０となるように空気混合空間２を形成すること自体、あるいは後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように空気混合空間２を形成すること自体が困難となり、建屋容積が９５０ｍ^３より大の場合は、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０となるように空気混合空間２を形成しても、あるいは後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように空気混合空間２を形成しても、空気混合空間２が低温にならず、屋内における自然な空気の対流運動を発生させることが困難となる。

以上より、本第二実施形態において、空気混合空間２は、空気混合空間２の体積Ｖ（ｃｍ^３）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との比Ｖ／Ｓ_２の値が、６７≦Ｖ／Ｓ_２≦９２２１となるように形成することが好適であるということがいえる。

本第二実施形態において、自然対流式空調床下空間構造１は、空気混合空間２、空気加温空間３および空間連通手段４を、それぞれ１または複数備えてもよいということはいうまでもない。そのような構成としては、例えば、空気混合空間２を１５０ｍ^３以上９５０ｍ^３以下の建屋容積単位ごとに備えてもよい。具体的には、例えば、建屋容積が１５００ｍ^３の場合は空気混合空間２を２〜１０備えてもよく、建屋容積が２０００ｍ^３の場合は空気混合空間２を３〜１４備えてもよく、建屋容積が３０００ｍ^３の場合は空気混合空間２を４〜２０備えてもよい。また、本第二実施形態において、自然対流式空調床下空間構造１は、本発明の特徴を損なわない範囲において、空気混合空間２、空気加温空間３および空間連通手段４以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。

次に、本発明に係る自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、本実施形態の自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋９のうち、上述した第一実施形態および第二実施形態の自然対流式空調床下空間構造１の構成と同一もしくは対応・相当する構成については、同一の符号を付して再度の説明を省略する。本実施形態の建屋９は、図１および図７に示すように、自然対流式空調用床下空間構造１と、暖気誘導部５と、一部暖気排出手段６と、外気取り入れ手段７とを備えている。以下、各構成について詳細に説明する。

暖気誘導部５は、空気加温空間３において生じた暖気ＨＡを、居住域空間８、および居住域空間８の天井８３またはその近傍へ誘導するものである。本実施形態おいて、暖気誘導部５は、図１および図７に示すように、暖気誘導部５のダクト５１と複数の開口５２を備えている。また、本実施形態おいて、開口５２は、図１および図７に示すように、居住域空間８と居住域空間８とを仕切る壁、１階床面ＦＳ１、２階床面ＦＳ２に形成されている。

一部暖気排出手段６は、建屋９の居住域空間８のうち最も上階に位置する居住域空間８の天井８３またはその近傍に形成されており、回帰暖気ＲＡの一部を屋外へ排出するための手段である。本実施形態おいて、一部暖気排出手段６は、図１に示すように、居住域空間８の天井８３の近傍に形成された一部暖気排気口６１から構成されている他、図７に示すように、一部暖気排気口６１、一部暖気排気筒６２および一部暖気排出口６３を備えるように構成されている。

本実施形態において、自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋９は、自然対流式空調用床下空間構造１、暖気誘導部５、一部暖気排出手段６および外気取り入れ手段７を、それぞれ１または複数備えてもよいということはいうまでもない。また、本実施形態において、自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋９は、本発明の特徴を損なわない範囲において、自然対流式空調用床下空間構造１、暖気誘導部５、一部暖気排出手段６および外気取り入れ手段７以外の構成を備えてもよいということはいうまでもない。

次に、本実施形態に係る自然対流式空調のための床下空間構造１および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋９の作用について、図面を用いて詳細に説明する。

先ず、空気加温空間３の熱源３１を稼働させるとともに、外気取り入れ手段７の外気吸気口７１および外気排出口７２を開口状態にする。熱源３１によって熱せられて生じた暖気ＨＡは、図１および図７に示すように、暖気誘導部５のダクト５１と複数の開口５２を通じて、居住域空間８に行き渡ろうとする。暖気ＨＡの一部は、図１および図７に示すように、居住域空間８のうち最も上階に位置する居住域空間８の天井８３またはその近傍に達し、達した暖気ＨＡのさらに一部は、図１および図７に示すように、一部暖気排出手段６により建屋９の屋外へ排出される。

一部暖気排出手段６により建屋９の屋外へ排出されなかった暖気ＨＡは、図１および図７に示すように、居住域空間８の開口５２を通じて建屋９の屋内を循環する一部の暖気ＨＡを除き、回帰暖気ＲＡとなる。回帰暖気ＲＡは、外気取り入れ手段７により建屋９の屋内へ取り入れられる、冷涼な外気ＯＡの影響を受けて、図１および図７に示すように、回帰暖気取り入れ手段２６を通じて空気混合空間２に取り込まれる。

空気混合空間２に取り込まれた回帰暖気ＲＡと、外気取り入れ手段７により建屋９の屋内へ取り入れられた冷涼な外気ＯＡとは、図１および図７に示すように、回帰暖気取り入れ手段２６と外気排出口７２とが互いに近傍に位置しているとともに、外気排出口７２が１階床面ＦＳより低い位置に配置されているが故に、建屋９の屋外から屋内へ外気ＯＡが確実に取り入れられつつ、お互いに引き合う作用によりしっかりと混合して互いに熱交換し、混合空気ＭＡとなる。

生じた混合空気ＭＡは、図１および図７に示すように、空間連通手段４と回帰暖気取り入れ手段２６と外気排出口７２とが互いに近傍に位置するが故に、空間連通手段４内を流通し、すなわち空間連通手段４を介して空気加温空間３に移動する。移動した混合空気ＭＡは、図１および図７に示すように、熱源３１によって熱せられて暖気ＨＡとなり、生じた暖気ＨＡは再び、暖気誘導部５のダクト５１と複数の開口５２を通じて、居住域空間８に行き渡ろうとする。こうして建屋９の屋内において自然な空気の対流運動が発生し、居住域空間８を空調することができる。

以上のような本実施形態に係る自然対流式空調のための床下空間構造１および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋９によれば、以下の効果を得ることができる。
１．建屋９の屋内において、温度差のある回帰暖気ＲＡと外気ＯＡとを確保しつつ、取り入れられた外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとがお互いに引き合う作用を利用して外気ＯＡと回帰暖気ＲＡとをしっかりと混合させて熱交換させることができる。
２．建屋９の屋内において、動力に頼ることなく自然に、穏やかな温もりのある空気の対流を発生かつ持続させることができる。
３．居住域空間８における空調や加湿、室温調整を容易に行うことができる。
４．居住域空間８において常時しっかりと換気をしつつ建屋９の屋内の隅々までムラなく暖めることができる。
５．自然な温もりのある極めて快適な居住域空間８を提供することができる。

なお、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない範囲において適宜変更することができる。

例えば、本発明の特徴を損なわない範囲で、外気取り入れ手段７の形状や構成を変更する、あるいは回帰暖気取り入れ手段２６を開口して設けるなどしてもよい。

以下、本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造および自然な空気の対流運動を利用して居住域空間を空調する建屋について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。

＜実施例１＞
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造１の第一実施形態の、建屋容積が５００ｍ^３の場合において、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３、または空気混合空間２の空間領域の体積Ｖと、外気取り入れ手段７の外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２との割合について、回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「流れが良くない」を「▲」、「流れが普通」を「△」、「流れが良い」を「○」、「流れが相当良い」を「◎」として行った。その結果を表１、表２、表３および表４に示す。

［表１］

［表２］

［表３］

［表４］

表１、表２、表３および表４に示すように、本第一実施形態における空気混合空間２は、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０となるように形成することが好適であること、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように形成することが好適であること、および空気混合空間２の体積Ｖ（ｃｍ^３）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との比Ｖ／Ｓ_２の値が、２５６≦Ｖ／Ｓ_２≦１２９７１となるように形成することが好適であることが明らかとなった。

＜実施例２＞
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造１の第二実施形態の、建屋容積が５００ｍ^３の場合において、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３、または空気混合空間２の空間領域の体積Ｖと、外気取り入れ手段７の外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２との割合について、回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「流れが良くない」を「▲」、「流れが普通」を「△」、「流れが良い」を「○」、「流れが相当良い」を「◎」として行った。その結果を表５、表６、表７および表８に示す。

［表５］

［表６］

［表７］

［表８］

表５、表６、表７および表８に示すように、本第二実施形態における空気混合空間２は、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０となるように形成することが好適であること、空気混合空間２を後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように形成することが好適であること、および空気混合空間２の体積Ｖ（ｃｍ^３）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との比Ｖ／Ｓ_２の値が、６７≦Ｖ／Ｓ_２≦９２２１となるように形成することが好適であることが明らかとなった。

＜実施例３＞
本発明に係る自然対流式空調のための床下空間構造１の第一実施形態および第二実施形態の空気混合空間２について、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦７０（第一実施形態の場合）および２．４≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０（第二実施形態の場合）となる場合、ならびに、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７（第一実施形態の場合）および２．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７（第二実施形態の場合）となる場合の建屋容積について、回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れをシミュレーションし、評価することにより比較検討した。評価は、「空気混合空間２を形成することができない」を「×」、「流れが良くない」を「▲」、「流れが良い」を○、「流れが相当良い」を◎として行った。その結果を表９、表１０および表１１に示す。

［表９］

［表１０］

［表１１］

表９および表１１に示すように、本第一実施形態において、建屋容積が１６０ｍ^３の場合は空気混合空間２を形成することができず、建屋容積を１７０ｍ^３以上１０００ｍ^３以下の場合は回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れが良く、建屋容積を１０５０ｍ^３の場合は回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れが良くなかった。また、表１０および表１１に示すように、本第二実施形態において、建屋容積を１４０ｍ^３の場合は空気混合空間２を形成することができず、建屋容積を１５０ｍ^３以上９５０ｍ^３以下の場合は回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れが良く、建屋容積を１０００ｍ^３の場合は回帰暖気ＲＡ、外気ＯＡ、混合空気ＭＡの流れが良くなかった。これらのことから、本発明に係る空気混合空間２は、建屋容積が１７０ｍ^３以上９５０ｍ^３以下の場合において、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が、９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０となるように形成することが好適であり、後方壁部２１および前方壁部２２と直交する平面で空気混合空間２を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ_３（ｃｍ^２）と外気排出口７２の開口の実開口面積Ｓ_２（ｃｍ^２）との面積比Ｓ_３／Ｓ_２の値が、５．１≦Ｓ_３／Ｓ_２≦９７となるように形成することが好適であることが明らかとなった。

１ 自然対流式空調のための床下空間構造（自然対流式空調床下空間構造）
２ 空気混合空間
３ 空気加温空間
４ 空間連通手段
５ 暖気誘導部
６ 一部暖気排出手段
７ 外気取り入れ手段
８ 居住域空間
９ 建屋
１１ 底部断熱材
１２ コンクリート盤
２１ 後方壁部
２２ 前方壁部
２３ 左方壁部
２４ 右方壁部
２５ 空気混合空間（２）の天井
２６ 回帰暖気取り入れ手段
２７ 筒部
３１ 熱源
３２ 加湿手段
５１ ダクト
５２ （暖気誘導部５の）開口
６１ 一部暖気排気口
６２ 一部暖気排気筒
６３ 一部暖気排出口
７１ 外気吸気口
７２ 外気排出口
７３ 導入管
８１ 階段
８２ （階段８１の）蹴上げ
８３ 居住域空間（８）の天井
９１ 外壁
ＦＳ１ １階床面
ＦＳ２ ２階床面
ＧＳ 地盤面
ＨＡ 暖気
ＭＡ 混合空気
ＯＡ 外気
ＲＡ 回帰暖気

Claims (5)

1. １階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造であって、
   前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、
   前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、
   前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段と
   を備え、
   前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、
   前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、
   前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、
   前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、
   前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、
   前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、
   前記外気排出口は、前記１階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置しており、
   かつ、
   建屋容積が１７０ｍ ^３ 以上９５０ｍ ^３ 以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ _１ と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ _２ との面積比Ｓ _１ ／Ｓ _２ の値が９．５≦Ｓ _１ ／Ｓ _２ ≦５０であることを特徴とする前記床下空間構造。
2. １階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造であって、
   前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、
   前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、
   前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段と
   を備え、
   前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、
   前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、
   前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、
   前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、
   前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、
   前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、
   前記外気排出口は、前記１階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置しており、
   かつ、
   建屋容積が１７０ｍ ^３ 以上９５０ｍ ^３ 以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ _３ と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ _２ との面積比Ｓ _３ ／Ｓ _２ の値が５．１≦Ｓ _３ ／Ｓ _２ ≦９７であることを特徴とする前記床下空間構造。
3. １階または複数階の居住域空間を有する建屋において、屋外から屋内へ取り入れられた外気と、前記外気が温められて屋内を巡って回帰する回帰暖気との温度差を利用して、前記屋内において自然な空気の対流運動を発生させて前記居住域空間を空調する、基礎断熱した１階床面の床下の区域、または基礎断熱した１階床面の床下の区域ならびに１階の居住域空間および２階の居住域空間を接続する階段下の区域において区画された自然対流式空調のための床下空間構造であって、
   前記外気と前記回帰暖気とを取り入れ、混合して熱交換させて混合空気を生じさせる空気混合空間と、
   前記混合空気を加温して暖気を生じさせる空気加温空間と、
   前記空気混合空間と前記空気加温空間とを連通して前記混合空気を流通させる空間連通手段と
   を備え、
   前記空気混合空間は四方が壁部で囲まれており、
   前記空気混合空間の天井には、前記回帰暖気を前記空気混合空間内へ取り入れる回帰暖気取り入れ手段が形成されており、
   前記空気混合空間の内部には、断熱施工が施された外気取り入れ手段の、外気排出口が配置されており、
   前記外気取り入れ手段は、前記建屋の外壁に形成された外気吸入口から延伸して、前記空気混合空間の四方を囲む壁部を構成する、後方壁部、前方壁部、左方壁部および右方壁部のうちの、前記空間連通手段が形成されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に貫設されており、
   前記空気加温空間の内部には、熱源が配設されており、
   前記空間連通手段は、前記後方壁部、前記前方壁部、前記左方壁部および前記右方壁部のうちの、前記外気取り入れ手段が貫設されている壁部とは異なる少なくともいずれかの壁部に形成されており、
   前記外気排出口は、前記１階床面より低い位置に配置されるとともに、前記空間連通手段と、前記回帰暖気取り入れ手段と、前記外気排出口とが、互いに近傍に位置しており、
   かつ、
   建屋容積が１７０ｍ^３以上９５０ｍ ^３以下の場合において、前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を縦方向へ切った縦断面の縦断面積Ｓ_１と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ_２との面積比Ｓ_１／Ｓ_２の値が９．５≦Ｓ_１／Ｓ_２≦５０であって、
   前記後方壁部および前記前方壁部と直交する平面で前記空気混合空間を横方向へ切った横断面の横断面積Ｓ _３ と前記外気排出口の開口の実開口面積Ｓ _２ との面積比Ｓ _３ ／Ｓ _２ の値が５．１≦Ｓ _３ ／Ｓ _２ ≦９７であることを特徴とする前記床下空間構造。
4. 前記空気混合空間の天井が、前記１階床面のうちの所定の部分、仕切板または階段であることを特徴とする、請求項１から請求項３の少なくともいずれか一項に記載の自然対流式空調のための床下空間構造。
5. 請求項１から請求項４の少なくともいずれか一項に記載の自然対流式空調のための床下空間構造と、
   前記空気加温空間において生じた前記暖気を、前記居住域空間、および前記居住域空間の天井またはその近傍へ誘導する暖気誘導部と、
   前記建屋の前記居住域空間のうち最も上階に位置する居住域空間の天井またはその近傍に形成されて前記暖気の一部を屋外へ排出する一部暖気排出手段と、
   前記外気取り入れ手段と
   を備えることを特徴とする、自然な空気の対流運動を利用して前記居住域空間を空調する建屋。

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