JP3729363B2 - 家屋 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高断熱・高気密構造で、かつ新鮮空気と汚染空気を熱交換型換気扇（熱交換器）によって強制的に空気の交換を行う外断熱構造の家屋において、換気と冷暖房のバランスを向上させることにより居住性、経済性を大幅に向上させた家屋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空気循環により換気と冷暖房を同時に行い、かつ各空間ごとの温度の調節を行う家屋を構成するには、熱交換器を介して取り入れた空気に温度調節を施した後、パイプを介して各空間に分配し、再びパイプによって所定箇所から排気する方法があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した方法では、配管の便宜上、給気、排気を共に天井面によって行わねばならず、室内空間に対する温度の調節はある程度可能となるが、同一空間内における温度分布に斑が生じるという欠点があった。また、温度分布を均一にするためには給気と排気をそれぞれ天井側と床側に分離しなければならず、配管が複雑で工期が長引き、かつコスト高になるという欠点があった。さらに、パイプ内の空気とその周囲の空気との間の温度差によりパイプ外周に結露が生じ易く、またパイプが長くなるにつれて調節された温度がパイプの末端では変化してしまうことから、パイプ外周面全体に断熱材を施す必要があった。なお、冷暖房に必要とされる空気の供給量は、排気に必要とされる空気の供給量に比べて多く必要とされることから、換気を主体とすれば冷暖房による室温コントロールがうまくいかず、各室の冷暖房をコントロールしようとすると換気量のバランスが取れないものであり、効率が悪いと同時に、パイプ内の風切り音等により快適性を損なうものであった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記のような欠点を除去するため、家屋を小屋裏空間、室内空間、床下空間からなり、かつ、小屋裏空間と床下空間を内壁、外壁間の壁内空間にて連通化して形成し、各空間を囲んでいる屋根、外壁、土間に断熱層を形成すると共に、内壁の少なくとも窓下に壁内空間と室内空間を結ぶ給気口を配し、かつ室内空間の天井の少なくとも１ケ所に家屋内に配された熱交換器と連結した排気口を設け、排気は排気口から室内空間の空気を熱交換器を介して外部へ放出することにより行い、かつ給気は外部から取り入れ熱交換器を介して排気との熱交換を経た空気に、温度調整器による温度調整、あるいは小屋裏空間内の空気もしくは室内空間からの空気と適宜混合等による温度調整を施して床下空間に放出することにより行い、また床下空間は布基礎にて２つ以上の空間に分離され、各空間ごとに給気の供給量を調節可能とすることによって、各室内空間内における温度の均一化と共に各室内空間ごとの温度調節を可能とし、設備が簡素なため施工が容易でかつローコストで施工でき、換気と冷暖房のバランスに優れた家屋を提案するものである。
【０００５】
【実施例】
以下に、図面を用いて本発明に係る家屋について詳細に説明する。図１は本発明に係る家屋Ａの代表的な一実施例を示す説明図であり、１は小屋裏空間、２は室内空間、３は床下空間で、それぞれ内壁１０、天井１１、床１２によって区切られた家屋Ａの内部空間である。
【０００６】
室内空間２は内壁１０、天井１１、床１２によって囲まれた空間で、例えば開口部９の下部に給気口１３を、天井１１には排気口１４を有するものであり、給気口１３からは新鮮な空気の給気を、排気口１４からは汚れた空気の排気を行うものである。
【０００７】
４は断熱層で少なくとも家屋Ａの内部と外部の熱の出入を遮断するものであり、副次的に防音性、気密性、防火性、調湿性、等を有するものである。さらに説明すると、断熱層４は屋根断熱層４ａと外壁断熱層４ｂ、および床断熱層４ｃとからなり、それぞれボード状、マット状、シート状のもの、あるいは屋根材、外壁材と一体になっているもの、等がある。
【０００８】
断熱層４を構成する部材の例としては、ポリスチレンボード、ポリウレタンボード、ポリイソシアヌレートフォームボード、フェノールフォームボード、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、石膏ボード、セメント板、パーラート板、パーライトセメント板、木片セメント板、木毛セメント板、グラスウールマット等、もしくはこれらの複合板等であり、これらの表面に金属製屋根材、瓦等を配することによって屋根を、また金属系パネル、タイル、窯業系パネル、ＡＬＣ板、等を配することにより外壁を形成するものである。また、表面材と断熱芯材および必要に応じて裏面材とを一体に形成した金属製複合パネル、窯業系パネル、ＡＬＣ外装パネル、木片セメントパネル、木毛セメントパネル、等を用いることもでき、これらを主柱、間柱等の躯体上に配することによって屋根断熱層４ａ、外壁断熱層４ｂ、床断熱層４ｃを形成するものである。
【０００９】
５は壁内空間で、外壁断熱層４ｂと内壁１０間に設けたもので、小屋裏空間１と床下空間３とを連通化し、空気が流れる空間であり、冬期においては空気吹出部８から吹き出した空気が上昇する経路となる。なお、図では開口部９により床下空間３と小屋裏空間１が分断されているように図示されているが、開口部９以外の部分の壁内空間５で連通化しているものである。
【００１０】
６は温度調整器で、例えば空調器からなるものであり、通過する空気に石油、ガス、電気、地熱、太陽熱、等により加熱を施したり、電気、水、空気、地熱、放射冷却の利用、等により冷却したりして空気の温度の調節を行うものである。
【００１１】
熱交換器７は、例えば図２に示すような構成を有するものである。すなわち、熱交換器７は、給気パイプ１９と排気パイプ２０間で熱交換を行うことにより、給気側と排気側の空気の熱交換を行う熱交換ユニット１５と、給気パイプ１９、排気パイプ２０の任意箇所に取り付けられたファン１６と、小屋裏空間１内に設けた吸気口１７を接続パイプ１７ａを介して給気パイプ１９に接続し、開閉可能とした切換器１８とから構成されるものである。
【００１２】
熱交換ユニット１５は、排気パイプ２０から外部に放出される空気と給気パイプ１９から家屋Ａ内に取り入れられる空気との間で熱交換を行う部分である。
【００１３】
吸気口１７は、小屋裏空間１内の任意箇所、もしくは床下空間３内の任意箇所のうち少なくとも一方に設けるものである。吸気口１７を小屋裏空間１内に設けることは、暖気を吸収するのに有効であり、小屋裏空間１内においても特に頂部に配することにより、より温度の高い空気を吸収できる。吸気口１７を床下空間３内に設けることは、冷気を吸収するのに有効であり、床下空間３内においても特に底部近傍に配することにより、より温度の低い空気を吸収できる。吸気口１７は、接続パイプ１７ａを介して給気パイプ１９の任意箇所に配された切換器１８に接続され、接続パイプ１７ａの途中には、必要に応じてファン１７ｂを配することができる。
【００１４】
切換器１８は、吸気口１７にて吸収された暖気もしくは冷気を給気パイプ１９内の空気と混合するか否か、およびその混合量を調整する機能を有するものであり、例えば図示しないが吸気口１７や給気パイプ１９、室内空間２等にセンサーを設けたり、手動で操作したりすることによって暖気、冷気の混合量を調節し、温度調整の効率を高めるものである。
【００１５】
空気吹出部８は、例えば図３に示すような構成を有するものである。すなわち、布基礎２１によって複数に分割された床下空間３に少なくとも１つずつ吹出口２５を設け、給気パイプ１９にて導かれる温度調整された新鮮な空気を床下空間３ごとに吹出量を調節しつつ供給し、家屋Ａ内の各室内空間２等の温度を調節し、居住性の向上を図るものである。吹出口２５には制御装置２６によって制御される調整弁２４が取り付けらるもので、床下空間３の各空間ごとに吹出量を調節することにより室内空間２内の温度を調節することができる。なお、制御装置２６は、図示するように室内空間２ごとに設けてもよいが、１箇所で集中制御することもでき、手動、自動を任意に選択できる。
【００１６】
床下空間３を分断する布基礎２１の表面には、床断熱層４ｃと連続した基礎断熱層２３を設けることにより、床下空間３同士の間で熱の移動が生ぜず、温度の調節をより緻密に行うことができるようになるものである。また、図３においては給気パイプ１９が土台２２、布基礎２１内を通過してから吹出口２５に至っているが、床１２と、土台２２および基礎断熱層２３との間等から吹出口２５に導くこともできる。
【００１７】
なお、図示しないが図３中の壁内空間５に対しても吹出口２５を設けたり、床下空間３の任意箇所に貯水層や加湿装置等を設け、床下空間３から適度な湿気を家屋Ａ内全体に与え、室内空間２の居住性の向上や、躯体を構成する木材の過度の乾燥の防止を図ることもできる。
【００１８】
ここで、本発明の空気の循環について簡単に説明する。まず、給気パイプ１９によって外部から取り入れられた新鮮な空気は、熱交換ユニット１５によって排気パイプ２０から外部に排出される空気と熱交換を行い、次に吸気口１７から取り入れた空気を切換器１８において適宜混合し、温度調整器６を経て空気吹出部８に至り、各床下空間３ごとに吹出量を調整して放出される。床下空間３は、例えば床下全体を各室内空間２の形状、大きさに合わせて３〜５区画位に分割し、各室内空間２ごとに熱輻射量による冷暖房効果の大小を調節可能としたものである。
【００１９】
各床下空間３に拡散された空気は壁内空間５を上昇し小屋裏空間１に至るが、一部は給気口１３から室内空間２に供給され、排気口１４に至り、室内空間２の換気を行うものである。室内空間２内に取り込まれなかった空気は内壁１０、天井１１、床１２等から、輻射熱によって室内空間２を冷暖房するものである。一般に、暖気によって任意空間の暖房を行う場合に必要とされる暖気の流入出量は、同空間の換気を行う場合の空気の流入出量よりも多く必要とされ、暖気による暖房効果のみでは暖房と換気のバランスが悪く非効率的なものであったが、暖房作用は輻射熱にて得ることにより、室内空間２への給排気は換気に必要とされる量だけで済むものであり、暖房と同時の換気が効率よく行われ、また空気がパイプ内を巡る際の風切り音等による居住性の低下も生じないものである。
【００２０】
排気口１４から排気パイプ２０に取り込まれた空気は熱交換ユニット１５にて、外部からの新鮮な空気と熱交換を行った後、外部に排出されるものである。
【００２１】
以上説明したのは本発明に係る家屋の一実施例にすぎず、以下に示すように形成することができる。すなわち、図４（ａ）は、家屋Ａの内外の任意箇所に設置される熱源２７をパイプ２７ａにて温度調整器６と接続した例であり、熱源２７にはボイラー等を用いることができ、パイプ２７ａ内の水、不凍液、空気等の熱媒体を介して給気パイプ１９へ熱を伝達するものである。なお、熱源２７は電気、石油、ガス、太陽熱、地熱、廃熱、等を利用するものである。図４（ｂ）は排気パイプ２０の任意箇所、例えばファン１６と熱交換ユニット１５との間に切換器１８を設け、接続パイプ２９にて給気パイプ１９と接続し、排気パイプ２０から給気パイプ１９へ必要量の空気を移動させて温度調整の効率を向上させた例である。
【００２２】
図５（ａ）は吸気口１７を複数個、例えば小屋裏空間１内や床下空間３内の他に、別途の冷気もしくは暖気の蓄熱層等内に設け、切換器１７ｃによって吸気口１７を選択し、季節や家屋Ａ内の設定温度に応じて切換可能として温度調整効果を向上させるものである。また、図５（ｂ）は吸気口１７から吸気された空気を温度調整器６によって任意温度に温度調整し、床下空間３に直接放出するもので、温度の調節を容易にした例である。
【００２３】
【発明の効果】
上述したように、本発明に係る家屋によれば、▲１▼布基礎ごとに区切られた床下空間ごとに暖気の吹出量を調節することにより、各室内空間ごとに温度を調節できる。▲２▼床、内壁、天井からの輻射熱により、１つの室内空間における温度は均一化され、快適な居住性を得られる。▲３▼冷暖房と換気を同時に効率よく行うことができる。▲４▼配管等の施工が簡素で、かつ廉価である。▲５▼家屋内に溜まった空気を給気と混合することにより、冷暖房効果がより向上する。等の特徴、効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る家屋の代表的な一例を示す説明図である。
【図２】熱交換器の代表例を示す説明図である。
【図３】空気吹出部の代表例を示す説明図である。
【図４】熱交換器のその他の例を示す説明図である。
【図５】熱交換器のその他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ 家屋
１ 小屋裏空間
２ 室内空間
３ 床下空間
４ 断熱層
４ａ 屋根断熱層
４ｂ 外壁断熱層
４ｃ 床断熱層
５ 壁内空間
６ 温度調整器
７ 熱交換器
８ 空気吹出部
９ 開口部
１０ 内壁
１１ 天井
１２ 床
１３ 給気口
１４ 排気口
１５ 熱交換ユニット
１６ ファン
１７ 吸気口
１７ａ 接続パイプ
１７ｂ ファン
１７ｃ 切換器
１８ 切換器
１９ 給気パイプ
２０ 排気パイプ
２１ 布基礎
２２ 土台
２３ 基礎断熱層
２４ 調整弁
２５ 吹出口
２６ 制御装置
２７ 熱源
２７ａ パイプ
２８ 切換器
２９ 接続パイプ

Claims (1)

1. 小屋裏空間、室内空間、床下空間からなり、かつ、小屋裏空間と床下空間を内壁、外壁間の壁内空間にて連通化した家屋において、前記空間を囲んでいる屋根、外壁、土間に断熱層を形成すると共に、前記内壁の少なくとも窓下に壁内空間と室内空間を結ぶ給気口を配し、かつ前記室内空間の天井の少なくとも１ケ所に家屋内に配された熱交換器と連結した排気口を設け、排気は該排気口から室内空間の空気を熱交換器を介して外部へ放出することにより行い、かつ給気は外部から取り入れ熱交換器を介して排気との熱交換を経た空気に、温度調整器による温度調整、あるいは小屋裏空間内の空気もしくは室内空間からの空気と適宜混合等による温度調整を施して床下空間に放出することにより行い、また床下空間は布基礎にて２つ以上の空間に分離され、各空間ごとに給気の供給量を調節可能としたことを特徴とする家屋。

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