JP7332224B1 - 建物の除湿及び排水機構 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、建物の床下の水・湿気の除去の改善、特に、液体としての水だけではなく気体としての湿気の除去も可能であり、同時に経済的かつ実施が容易な、除湿性能の改善された新規な建物の除湿及び排水機構の提供を意図する。【解決手段】本願発明では、建物の基礎に埋設された床下空間と地中とを繋ぐ管材に、地中と地上の温度差を利用して床下空間の空気中の水分を凝結させ、この凝結水を管材を介して地中へと排出するための構造が提供される。【選択図】 図１

Description

本願発明は建物の空調構造に関し、より詳細には、建物の基礎に設ける建物の除湿及び排水機構に関する。

建物のコンクリート製のベタ基礎の基礎床面及びその上の空間に、雨水や結露した水、及び湿気が溜まる問題が知られている。特に、ベタ基礎の立上げ部の上に木材の土台を敷設する建物の構造においては、水分や湿気は土台の木材を腐食させ、その臭気が遠方からもシロアリを呼び寄せ、土台を崩壊させることが問題となっている。

この問題を解決するために、外壁立上げ部を水平方向に貫通する排水孔を儲け、そこから排水を行うことが行われている。しかしこれらの排水孔は外壁部のみに存在し、広い基礎床面全体に溜まった水を十分に排水できるものではない。

また、特開第２００９－１６１９８２号、特開第２０１６－０７９７２１号、特開第２０２２－０５７４４２号などから、基礎の床面から地中に開口する穴や管を設け、そこから基礎に溜まった水を排水する機構も知られている。

しかしながら、これらの機構はいずれも、ベタ基礎の排水の効率を高めることを意図してはいるが、基礎に溜まった液体としての水を、単純な重力の作用で穴の中に導き、排出するという発想に留まるものである。また気体として存在する湿気の排除には元より全く配慮がない。したがってその排水性には更なる改善の余地がある。

また、本願発明者による特開２０１７－１６１２０８号（特許６８５００５０号）には、建物の外壁に通気層を設け、この通気層を、建物の基礎の床面と１階の床との空間（床下空間）、天井裏空間、及び各部屋と連通させて、この通気経路内で空気を循環させることで、建物の換気を改善する構造が開示されている（同出願人が登録商標「Ａｉｒ断」として製品化している）。この構造では床下空間を含めた建物全体を空気が循環するため、この構造を備えた建物では、通常の建物と比較して床下空間の換気も大きく改善される。しかしながら本願発明者は、水・湿気の始末において、同発明にも更なる改善の余地があるものと考えている。

特開２００９－１６１９８２号公報 特開２０１６－０７９７２１号公報 特開２０２２－０５７４４２号公報 特開２０１７－１６１２０８号公報

本願発明は、建物の床下の水・湿気の除去の改善を意図する。

特に本願発明は、既存の重力の作用を利用した排水とは発想を異にし、液体としての水だけではなく気体としての湿気の除去をも可能にする、除湿性能の改善された新規な建物の除湿及び排水機構の提供を意図する。

本願発明は更に、この新規な建物の除湿及び排水機構を、従来の基礎排水機構に比べて構造が単純であり、費用が安価であり、施工が容易な形態で提供することを意図する。

本願発明では、建物の基礎に埋設された床下空間と地中とを繋ぐ管材に、地中と地上の温度差を利用して、床下空間の空気中の水分を凝結させ、この凝結水を管材を介して地中へと排出する。

本願発明の建物の除湿及び排水機構によれば、基礎床面に溜まった液体としての水だけではなく、従来の基礎排水構造では対処されていなかった気体としての湿気をも能動的に回収することが可能となり、建物の床下空間の水・湿気の排除が大きく改善される。

また本願発明の建物の除湿及び排水機構は、従来の基礎排水構造と比較して、コストの低さ、構造の単純さ、施工の容易さ、運用コストの低さ（電源等の動力が不要）、などの利点がある。

本願発明の建物の除湿及び排水機構の第１の実施形態の主要部の断面図 本願発明の建物の除湿及び排水機構の第２の実施形態の主要部の断面図 本願発明の建物の除湿及び排水機構のある構成の全体斜視図 本願発明の建物の除湿及び排水機構の別の構成の全体斜視図 本願発明の建物の除湿及び排水機構の管の配置の例を示す全体斜視図 本願発明の建物の除湿及び排水機構で使用される管の好適な一例を示す図。 本願発明の建物の除湿及び排水機構で使用される送風機の好適な一例を示す図。 本願発明と共に使用され得る全館空調システムを備えた建物の構造の一例を示す断面図

上記の図面において、各図は本願発明の原理を例示によって説明することを目的としており、必ずしも実際の形状、サイズ、配置、個数等を厳密に再現したものではない。

まず、本発明の基本構造を、図１及び図２を参照して説明する。図１と図２の相違点については、後から第１の実施形態及び第２の実施形態として説明する。

建物の基礎１に、基礎１の基礎床面１Ｆから突出し基礎１を貫通して地中４に至るように、1つ又は複数の管材２を垂直に埋設する。基礎１は一般的な建物の基礎であり、コンクリートで形成され、そのサイズは例えば一般に、厚さ１２０～１５０ｍｍ、面積約４０平方メートルである。管材２は原則的に、基礎１を貫通できるように基礎１よりも長く、端部が開口したものでさえあれば、その形状及び大きさは問わないが、例えば、長さ１５００ｍｍ×外径４８．６ｍｍ、厚さ１．８ｍｍの、市販の鋼製単管パイプや、図６に図示したような、尖鋭な下端に隙間を形成した市販の鋼製パイプを好適に使用できる。本願発明の趣旨に照らせば、管材としては丸パイプだけでなく角パイプも使用できることが、当業者には明らかであろう。基礎１の基礎床面１から突出した部分は例えば長さ３５０ｍｍであるが、原則として、最終的に基礎１の上を覆うことになる１階の床材に干渉しない長さであれば問題ない。また埋設される管材２の密度（本数）も特に限定されないが、費用、効果、施工容易性、等を考慮して決定されるのが望ましい。一例として、管材２を基礎床面１Ｆの周縁部及び内側に２００mｍ間隔で、合計１００本程度埋設することで、本願発明の効果を良好に達成できる。図５に、本願発明で使用できる管材２の配置の例を示すが、あくまで一例である。

そして管材２の基礎床面１Ｆから突出した部分に、管材２の外周から内周へと貫通して外周から内周へと物体、特に液体の水を通過させることのできる、1つ又は複数の穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）を設ける。穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）は、管材２を貫通しており液体が容易に通過できるものでさえあれば、その形状、大きさ、配置、数等は問わないが、管材の強度の維持、液体の通過し易さ、施工容易性などを考慮して決定されるのが望ましい。なお施工にあたっては、管材２の埋設後に穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）を形成するのが簡便である。

そして、穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）の垂直方向下側であって基礎床面１Ｆよりも垂直方向上側に、管材２の外周を３６０度囲繞するように、囲繞部材３（３’）を付設する。囲繞部材３を付設する目的は、管材２の表面に結露して管材２を伝って降下してくる水を、囲繞部材３（３’）の外部に漏らすことなく、管材２の穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）に向かって集束させることである。従ってこの目的を達成できるものであれば、囲繞部材３の形状、サイズ、材質等は問わない。材質は例えば塩化ビニルなどが使用できるが、費用、施工容易性、耐水性などを考慮して選択されるのが望ましい。

ここで、本願発明の機構の機序を、気体としての湿気の回収の観点から説明する。本願発明は、基礎の床面に溜まった液体の水を重力の作用で排出する従来の排水機構とは発想が根本的に異なっている。即ち、本願発明は、地中温度が夏場（本願発明は原則として、床下空間に水・湿気が溜まることが一般的な夏場において機能することを想定している）では地上温度よりも一般に低いという、自然現象を利用するものである。

具体的には、管材２の地中４に埋まっている部分に地中４の低温が伝わり、この低温が管材２の材料を伝導して、管材２の基礎床面１Ｆから突出した部分の温度が、基礎１の基礎床面１Ｆ上に存在する湿気を含んだ空気の温度よりも低くなる。この結果、空気の飽和水蒸気量が減少し、管材２の隣接する空気中の湿気が管材２の外周表面に凝結することになる。この凝結した水５を、囲繞部材３によって効率的に管材２に集束させ、管材２に設けた穴／スリット２Ｈ（２Ｈ’）を通して管材２の内腔へと流し、内腔内を降下させて、地中４へと排出する。

以上から明らかなように、本願発明は自然法則を利用した除湿／排水機構であって、床下空間中の空気中の湿気を低温の管材２に積極的に結露させて除去することが意図されており、基礎床面に溜まった液体の水だけを重力の作用によって処理する従来の排水機構では処理できていなかった空気中の気体としての湿気の回収をも可能にする。このように液化する前の気体の状態で水分を回収することは、基礎床面１Ｆの材料の保護にも貢献し得る。

なおこの機序を実現するためには、管材２は熱伝導率が高いもの（例えば銅、アルミニウム）ほど望ましいが、上記したような市販の鋼製単管パイプであっても十分に本発明の効果を達成可能であり、また費用対効果などの観点からも、安価な鋼管の方が好ましい。

次いで、本発明の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。第１の実施形態は、上記した基本構造において、更に以下のような特徴を備える。

まず、囲繞部材３は底の抜けたすり鉢状の形状のカラーであり、その下端部が、基礎床面１Ｆの垂直方向直上で、管材２の外周表面に水密に付着されている。そして穴／スリット２Ｈは、囲繞部材３のこの付着部位の垂直方向直上に水平方向に設けられている。この構造によって、管材２に凝結した水５は、管材２の外周表面を重力の作用で降下すると、囲繞部材３と管材２の外周表面によって形成される空間内に受けられて、管材２の周囲に集束され、穴／スリット２Ｈを通って管材２の内腔に入り、そこを降下して地中４に至る。

続いて、本発明の第２の実施形態を、図２を参照して説明する。第２の実施形態は、上記した基本構造において、更に以下のような特徴を備える。

まず、囲繞部材３’は管材２を囲繞できる内径を有する比較的短い筒体であり、その下端部が基礎床面１Ｆに水密に付着されている。そして穴／スリット２Ｈ’は基礎床面１Ｆの直上に設けられる。この構造によって、管材２に凝結した水５が管材２の外周表面を重力の作用で降下すると、囲繞部材３’の内周表面と基礎床面１Ｆと管材２の外周表面とによって形成される空間内に受けられて管材２の周囲に集束され、穴／スリット２Ｈ’を通って管材２の内腔に入り、そこを降下して地中４に至る。囲繞部材３’は例えば、塩化ビニルで形成した、管材２の外径以上の内径を有する筒体を適宜切断したものを使用できる。

また上記の基本構造、第１の実施形態、及び第２の実施形態において、図１及び図２における拡大図に示すように、管材２の内腔の基礎床面１Ｆよりも垂直方向下側に網／メッシュ材６を設けて、管内からの異物（白蟻等の生物など）の侵入を防止することも企図される。

また上記の基本構造、第１の実施形態、及び第２の実施形態において、基礎床面１Ｆ上に、例えば送風機７を設置して、除湿効果を向上させることも可能である。送風機の下面は空気が通過できるように基礎床面から任意の脚などで適宜持ち上げて設置するとよい。このように構成することで、送風機の稼動時に送風機の上面の開口から空気を吸い下面の開口から空気を吐き出させて、基礎床面に空気を吹き付けることが可能になり、基礎床面に溜まった水分の蒸発を更に促進できる。図７に示したような非常に単純な仕組みの消費電力の少ない小型の送風機で、十分な効果を達成できる。送風機を設置した場合の一例の全体斜視図を図４に示す。

また上記の第１の実施形態、及び第２の実施形態において、埋設した複数の管材２のうちの１つ又は複数には囲繞部材３（３’）を設けない実施形態も企図される。これは基礎床面に溜まった液体としての水を排出するための処置である（ただし本願発明者は、モデルハウスを使用した入念な実験から、本願発明の構造で基礎床面に相当量の水が溜まることはほぼないことを認識している）。この場合、全ての管材２を埋設した後で、基礎床面１Fのレベル測定を行い、最も低い地点にある１つ又は複数の管材２には、囲繞部材３（３’）を付設しない。
上記の基礎構造、第１の実施形態、及び第２の実施形態は、上記した「Ａｉｒ断」構造を備えた建物において使用されることも企図されている。この場合、「Ａｉｒ断」構造を備えた建物では床下空間内の空気が移動するため、床下空間内の空気が攪拌されて管材２に触れる機会が増えることになり、本願発明の効果の更なる向上が期待できる。図８を参照して「Ａｉｒ断」構造の基本的な構造を説明する。「Ａｉｒ断」構造の建物は、床下空間に一端を、建物の一階及び／又は二階の天井裏空間に他端を開口するように配置されたダクトＡ１と、建物の一階天井及び／又は二階天井に設けられ天井裏空間と室内空間とを連通するガラリＡ２と、建物の基礎に開口し屋外と床下空間とを連通する基礎通気孔Ａ３と、建物の第１の外壁Ａ４の周囲を第２の外壁Ａ５で囲繞することによって形成される外壁通気層Ａ６と、第１の外壁Ａ４に設けた、外壁通気層Ａ６と室内空間とを連通するように配置された換気ファンＡ７と、を備えている。外壁通気層Ａ６はその下端が開口して屋外と連通しており、屋外との空気の出入りを行うことができる。換気ファンＡ７を作動させると、室内空間から外壁通気層Ａ６へと移動する空気の流れが発生し、これによって床下空間、外壁通気層Ａ６、天井裏空間、室内空間、及び屋外を含めた空気流通路が形成され、そこで空気の循環が行われる。この空気の循環によって、外壁の断熱機能の向上、床下空間の夏場の冷気／冬場の暖気の有効活用、調温空気の循環に起因する冷暖房器具の効果及び燃費の向上、その他の優れた効果が達成される。なお、図８に見られるように、第２の外壁Ａ５の下端は、基礎通気孔Ａ３よりも低い位置に設けるのが望ましく、このことによって「Ａｉｒ断」構造の空気循環効果が更に向上する。

本願発明は記載した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、本願発明の技術的範囲に含まれる。

１ 基礎
１Ｆ 基礎床面
２ 管材
２Ｈ、２Ｈ‘ 穴及び／又はスリット
３、３’ 囲繞部材
４ 地中
５ 凝結した水
６ 網及び／又はメッシュ材
７ 送風機
Ａ１ ダクト
Ａ２ ガラリ
Ａ３ 基礎通気孔
Ａ４ 第１の外壁
Ａ５ 第２の外壁
Ａ６ 外壁通気層
Ａ７ 換気ファン

Claims (4)

1. 建物の基礎に埋設され、前記基礎の基礎床面から前記建物の１階床材に干渉しない長さまで突出し、前記基礎を貫通して地中に至る、管材と、
   前記管材の前記基礎床面から突出した部分において前記管材の外周を３６０度囲繞する囲繞部材と、
   を備え、
   前記管材は鋼、または鋼よりも熱伝導率の高い金属から成る単管であり、
   前記管材には、前記基礎床面から突出した部分に前記管材の外周から内周へと貫通する穴及び／又はスリットが設けられ、
   前記囲繞部材は、前記管材に対して、前記管材に凝結した水を前記穴及び／又はスリット内へと導くように配置され、
   前記管材は、前記建物の前記基礎に複数本埋設されている、
   建物の除湿及び排水機構。
2. 前記囲繞部材の下端が前記基礎床面の直上で前記管材に付設されており、
   前記穴及び／又はスリットは前記囲繞部材の前記下端の直上に設けられており、
   前記囲繞部材は全体として前記管材を漏斗状に囲繞している、
   請求項１に記載の建物の除湿及び排水機構。
3. 前記管材の前記穴及び／又はスリットは前記基礎床面の直上に設けられており、
   前記囲繞部材は前記管材を囲繞する筒体であり、
   前記囲繞部材の下端が前記基礎床面に付設されている、
   請求項１に記載の建物の除湿及び排水機構。
4. 建物の床下空間に一端を、前記建物の一階及び／又は二階の天井裏空間に他端を開口するように配置されたダクトと、
   前記建物の一階天井及び／又は二階天井に設けられ前記天井裏空間と前記建物の室内空間とを連通するガラリと、
   前記建物の基礎に開口し前記建物の屋外と前記床下空間とを連通する基礎通気孔と、
   前記建物の第１の外壁の周囲を第２の外壁で囲繞することによって形成される外壁通気層と、
   前記第１の外壁に設けた、前記外壁通気層と前記室内空間とを連通するように配置された換気ファンと、
   を備え、
   前記外壁通気層の下端は前記屋外と連通しており、
   前記換気ファンの作用によって、前記床下空間、前記外壁通気層、前記天井裏空間、前記室内空間、及び前記屋外に空気を循環させることを特徴とする、全館空調システムを備えた建物において、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の建物の除湿及び排水機構を採用した、全館空調システムを備えた建物。