JP2564363B2 - 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、かつ、床下空間に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は熱交換器、14はセントラルダク
ト、15はドラフトダクト、16は集熱ダクト、17は分散ダ
クト、18は換気扇、20〜24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27、床28によって分割さ
れた三つの空間であり、小屋裏空間１は床下空間３から
通気空間11を通ってきた空気を給気口19を介して居住空
間２に供給、あるいは後述するようにセントラルダクト
14へ供給を行うエアーダム的機能を果たすものである。
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24によって熱交換
器13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13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28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は熱交換器13を経てセントラルダクト14に送られた外
部の空気の一部をドラフトダクト15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を介して太陽熱により空気
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25を介してセントラルダ
クト14内に送られる。なお、コレクター空間５への空気
の供給は、第１図ではファン25を作動し、コレクター空
間５内の空気を集熱ダクト16で吸引することによって間
接的に行われるが、セントラルダクト14とドラフトダク
ト15の中間にファンを介在させこのファンによって供給
することも可能である。また、ファン25の作動はセント
ラルダクト14内の空気の温度とコレクター空間５内の空
気の温度によって行われるものである。さらにドラフト
ダクト15は途中で枝別れした１本で図示しているが、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
の別のドラフトダクト15とすることもできる。セントラ
ルダクト14は熱交換器13を経て取り入れられた空気とコ
レクター空間５で温められた空気、あるいは小屋裏空間
１内の空気を混合し、床下空間３の分散ダクト17へパイ
プ23、ファン26を介して供給すると共に、コレクター空
間５への空気の供給、およびセントラルダクト14内の圧
力と小屋裏空間１内の圧力の関係で小屋裏空間１へ空気
を吸、放出するものである。その構造は、第３図（ａ）
〜（ｈ）に示すようなものである。すなわち、セントラ
ルダクト14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14a、および必要に応じて筒状体14aの内、外面
を全面、あるいは部分的に被覆する被覆膜14bとから形
成したものである。なお、筒状体14aの内、外面を全面
的に被覆する際、被覆膜14b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、セントラルダクト
14は第４図に要部を示すように熱交換器13とパイプ22
で、分散ダクト17とはパイプ23で結ばれていると共にコ
レクター空間５のドラフトダクト15、集熱ダクト16と結
ばれている。なお、パイプ22、23、ドラフトダクト15、
集熱ダクト16はセントラルダクト14のどの位置で連結し
てもかまわない。また、筒状体14aが連通組織の空隙を
有しているため、熱交換器13、集熱ダクト16からの空気
の供給量が、ドラフトダクト15、分散ダクト17への空気
の供給量より少ない場合は、筒状体14aを通して小屋裏
空間１内の空気を取り入れることができ、また逆の場合
は小屋裏空間１へ放出することができる。すなわち、セ
ントラルダクト14では、熱交換器13による家屋Ａ内の
吸、排気は通常必要換気量あるいは必要換気回数程度で
行われるため、分散ダクト17への空気の供給が空気の流
れを確実に生み出すために熱交換器13による吸、排気量
を上まわる場合、小屋裏空間１の温かい空気を利用でき
るようにしたものである。熱交換器13は、例えば第５図
に示すような構造で、ダクト13a、13bを換気口12に、ま
たダクト13cをセントラルダクト14に、ダクト13dを居住
空間２の換気扇18に連結したものである。すなわち、熱
交換器13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13aで取り入れ、ダクト13cからセント
ラルダクト14に送風する際に、ダクト13dからダクト13b
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。分散ダクト17はセント
ラルダクト14からパイプ23を介して送られた空気を床下
空間３に一様に分散させ、土間暖房部29による加温を平
均化させるものであり、セントラルダクト14と同様の素
材を例えば第６図（ａ）、（ｂ）に示すように配設した
り、あるいは第７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、長円状、円形状等のスリット17aを有するものを配
したものである。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
床下空間３から小屋裏空間１へ温かい空気が移動するた
めの空間であり、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。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８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は
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、蓄熱材、温水パイプ34から
の熱の分散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内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
９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36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を経てセントラルダクト14に移動する。セン
トラルダクト14では分散ダクト17に空気を送ると共に、
コレクター空間５にて集熱が行われる場合はドラフトダ
クト15によってコレクター空間５に送られ、ここで加温
され、セントラルダクト14に戻される。床下空間３にて
分散ダクト17から放出された空気は土間暖房部29によっ
て加温され給気口19を通って居住空間２に移動すると共
に、一部は通気空間11を通って小屋裏空間１に移動し、
給気口19を介して居住空間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13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、かつ、床28、内壁10付近に冷気のない家
屋Ａとなる。また、夏期においては、コレクター空間５
への送風を停止し、また土間暖房部29を止め気密断熱層
４内の各空間で空気を流通させ、熱交換器13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13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）を設けたり、あるいは、集熱ダク
ト16の両端を換気口とし、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、セントラルダクト14のパイプ22、23およびドラフト
ダクト15、集熱ダクト16との連結部付近（第４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13、ドラフトダクト15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。また、熱源37としてヒート
ポンプ方式のものを用い、夏期において温水パイプ34内
に冷却された熱媒体を通すことにより、家屋Ａの冷房を
行うことも可能である。しかも、通気空間11内に壁体内
ファンを配設し、通気空間11での空気の貯留を阻止する
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。セ
ントラルダクトにより、熱交換器による吸排気量にもか
かわらず、家屋内の空気の流れを生起でき、土間暖房に
よる加温を効率よく家屋全体に行うことができ、居住
性、耐久性に好条件となる。床下空間に地面からの湿
気を直接浸入するのを防止でき、結露の発生を抑制でき
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
（ａ）〜（ｈ）、第４図はセントラルダクトの一例を説
明する説明図、第５図は熱交換器の一例を示す説明図、
第６図（ａ）、（ｂ）、第７図は分散ダクトの一例を示
す説明図、第８図、第９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……熱交換器、14……セントラ
ルダクト、15……ドラフトダクト、16……集熱ダクト、
17……分散ダクト、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
   トと集熱ダクトを配設し、また小屋裏空間には連通組織
   からなる空隙を有する筒状のセントラルダクトを配設
   し、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、前記
   セントラルダクトにはドラフトダクト、集熱ダクト、分
   散ダクト、熱交換器を連結し、かつ、熱交換器と換気
   扇、および家屋内の吸排気を行う換気口と連結し、しか
   も前記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から形成したことを
   特徴とする家屋。